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前言
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绪论
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一、低空遥感平台的种类
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(一)飞艇
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飞艇主要是依靠静浮力升空飞行的低空遥感平台,可分为有人驾驶飞艇和无人驾驶飞艇,目前有人驾驶飞艇由于在作业过程中对人身安全具有一定的危险性,所以,目前在低空遥感中主要使用遥控无人飞艇。
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航拍专用飞艇有飞行控制系统、遥控数字航拍系统和可视化实时监控系统组成。具有飞行安全系数高;机动快速响应能力强;有效载荷大;可垂直起降、空中悬停、姿态平稳等特点,所以可获取高分辨率的遥感影像数据。特别是其安全性能高于其他航空器,在城市规划、国土资源调查、大型工程项目建设、灾情监测和影视剧制作等方面应用较多。其缺点是抗风能力弱、效率低、使用成本较高,在农业低空遥感中不十分普遍。
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(二)系留气球
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系留气球作为低空遥感平台,具有使作业成本低、滞空时间长、部署灵活等优点,但是,系留气球不适合空中快速移动,在飞专业情况下,系留气球高度有限,抗风能力不强,特别是在高空,相机的控制还需要专门的系统,所以,目前情况下,在农业低空遥感中应用较少。
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(三)动力三角翼飞行器
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动力三角翼属有人驾驶的飞行器之一,动力三角翼是近年来国际上迅速发展起来并应用广泛的轻型飞行器。该飞行器具有空机重量轻、有效载荷大、起落距离短和易于驾驶的等优点,同时,它结构简单,易于拆装和维护,在国内外,特别是国外的通用航空领域得到了广泛的应用。但是,该飞行器需要有人驾驶,飞行成本较高,目前在国内农业低空遥感中有一定的应用。
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(四)固定翼无人驾驶飞机
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微型无人驾驶飞机是从航空模型发展起来的低空遥感平台,也是最传统的无人机,它利用机翼在运动时产生的升力进行飞行。微型无人驾驶的固定翼飞机有成本低、效率高、转场方便等优点,但需要一定条件的起降场地,有有效载荷小的缺点。
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随着全球卫星定位技术(GPS)和地理信息系统(GIS)的发展,微型无人机的空中导航、自动驾驶、遥测遥控、无场地起飞、降落方面都得到了长足的发展,所以,在目前情况下,微型无人驾驶的固定翼飞机基本上是农业低空遥感的主力。
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(五)无人驾驶直升机
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微型无人驾驶直升机利用旋翼产生的升力,可以定点起飞、降落,对起降场地的条件要求不高,但在作业时,微机直升机的飞行高度会受到限制,加之其结构复杂、操控难度较大,在农业低空遥感中应用不太广泛。但是,目前在农业无人机作业领域,基本上都采用无人驾驶直升机为平台。
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(六)小型飞机
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近年来,我国的通用航空事业也得到了很大发展,许多轻型飞机也加入了低空遥感领域,可以预见,不远的将来,我国多平台的农业低空遥感技术将得到广泛应用。
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(七)多旋翼无人机
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近年来,多旋翼无人机得到了很大的发展,目前有四旋翼、六旋翼、八旋翼等,其优点,第一,动力主要是电池,使用过程中较为清洁;第二,可以实现无场地起降,不受场地限制;第三,操作简单,使得使用人群扩大;第四,飞行速度慢,且可能空中旋停,适合空中连续摄像。但是,多旋翼无人机也有其缺点,一是飞行速度慢,进行大面积低空遥感时,效率低;二是受电池容量的影响,滞空时间短,也降低了效率,在专业低空遥感中应用较少。
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二、低空遥感平台的应用及前景
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随着低空遥感技术的发展,目前在农业许多领域中都有初步的应用。从理论上,能通过航空和航天遥感中得到的信息在低空遥感中都能获得,同时,由于低空遥感的灵活性及分辨率高的特点,航空和航天遥感中不能获得的信息在低空遥感中也能获得,目前,低空遥感已在城乡违法建筑快速监测、城市建筑物纹理快速获取、城市沙尘天气分析、地震堰塞湖监测、中药资源调查、小麦病害监测和植物营养诊断方面进行了初步应用。但是,随着低空遥感技术的日益完善,应用领域会越来越多。
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低空遥感技术以其自身的优势在农业生产中应用前景是十分广阔的,特别是随着精准农业技术的应用,快速低廉的精准信息获取显得十分必要,同时农业病虫害监测、杂草监测等管理信息的获取将为农业生产的精准管理提供重要依据,同时在精准监测方面,作物的精准估产、农业生产的区域灾害评估都可能是低空遥感技术应用的热点领域。
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农业低空遥感技术是一个复杂的系统工程,它与航空和航天遥感不同,航空和航天遥感的信息获取、信息分析和信息应用都有相应的分工,而在我国目前条件下,特别是在农业低空遥感领域,信息获取、信息分析和信息应用可能同属一个团队,特别是低空遥感技术中飞行作业的复杂性,大大限制了农业低空遥感的应用,低空遥感的社会需求还需要一个培育的过程,在今后一段时间内,随着现代农业精准管理技术的需要,低空遥感技术必将得到长足的发展。
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三、我国低空遥感平台的有关法律法规
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(一)民用无人机的法律风险
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民用无人机的问题主要体现在两个方面:一是民用无人机的法律属性不明。民用无人机是否属于航空器目前没有明确的规定。航空器是一种特殊的动产,我国法律法规对其作了规定,比如物权法第24条规定,船舶、航空器和机动车等物权的设立、变更、转让和消灭,未经登记,不得对抗善意第三人。民用航空法对民用航空器优先权、适航管理等作出规定。刑事领域对航空器也有一些特殊的规定。但是,由于民用无人机的法律属性不明晰,不仅难以进行统一的登记管理,而且在出现法律纠纷时,适用普通不动产的法律制度还是适用航空器的法律制度也成为难题。二是民用无人机监管规则尚不健全。由于无法进行妥当监管,民用无人机有被滥用的可能。这是各国对民用无人机发展普遍担忧的问题,也是民用无人机企业未来规模化发展和应用领域受到限制的主要原因。
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目前来看,民用无人机应用可以预料的风险有两个:第一,可能被用于违法行为;第二,飞行时对其他飞行物和地面人员可能构成安全隐患。民用无人机违规飞行对民航客机产生影响的事件以及危及地面人员生命财产安全的事件,已屡见报端。
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(二)2003-2014年中国无人机相关主要政策汇总
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2003年5月1日,我国开始施行《通用航空飞行管制条例》。明确规定无人机用于民用业务飞行时,须当作通用航空飞机对待。林建认为,我国通用航空的法规是相对完整的,民用无人机市场完全可遵照现有相关通用航空法规框架进行发展。
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2009年6月4日,中国民用航空局航空器适航审定司发布《关于民用无人机管理有关问题的暂行规定》(ALD2009022);2009年7月9日,以民航明传电报形式发布《关于下发〈关于民用无人机管理有关问题的暂行规定〉的通知》,解决无人机的适航管理问题。
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2009年6月26日,中国民用航空局空中交通管理局和中国民用航空局空管行业管理办公室发布《民用无人机空中交通管理办法》(MD-TM-2009-002),主要解决无人机的空域管理问题。
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2013年11月18日,中国民用航空局飞行标准司发布《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》(AC-61-FS-2013-20),主要解决无人机的驾驶员资质管理。重量小于等于7kg的微型无人机,飞行范围在目视视距内半径500m、相对高度低于120m范围内,无须证照管理,但应尽可能避免遥控飞机进入过高空域;重量等指标高于上述标准的无人机以及飞入复杂空域内的,驾驶员需纳入行业协会甚至民航局的监管。
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2014年4月29日,中国民用航空局发《关于民用无人驾驶航空器系统驾驶员资质管理有关问题的通知》(民航发【2014】27号),有效期至2015年4月30日。民航局规定,无人机驾驶员资质及训练质量管理由中国航空器拥有者及驾驶员协会(中国AOPA)负责,这也是我国首次对无人机驾驶员的资质培训提出要求。
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2012年以来,工信部已经就无人机企业的准入问题,启动了《民用无人机研制单位基本条件及评价方法》的研究。此研究由中国航空综合技术研究所牵头,旨在通过对民用无人机研制单位基本条件进行评价,规范民机制造业市场竞争秩序,侧面引导行业基本资源与能力需求,引导资源配置、技术研究与管理水平的发展方向,促进国内民用无人机产业的健康快速发展。
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2014年7月,《低空空域使用管理规定(试行)》(征求意见稿),主要针对民用无人机,将包括无人机飞行计划如何申报,申报应具备哪些条件,以及在哪些空域里可以飞行。无人机的飞行不存在航线一说,只是划设一块区域,让无人机在区域内作业。这意味着民用无人机飞行合法化向前迈进一步,对打开无人机市场有重要意义。
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按照现行的相关法规,将一架遥控无人飞行器飞上天,涉及的手续是很多的,主要包括空域飞行管制,航空器适航性审定,航空器驾驶人员审核和航空作业许可4个方面。主要内容是无人机本身飞行条件、安全技术要求,生产许可,航空器适航性审定;无人机飞行空域要求,哪些地方可以飞;无人机飞行中要求和限制条件,比如通信、应答;飞行人员要求,哪些条件必须要有人员、人员资格如何;飞行人员要求,自动导航是否必须要求有具有资格的人员;航空作业许可,资质要求。
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第一章 飞行原理
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第一节 飞行中飞机的受力
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一、几个重要的概念
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(一)加速度
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加速度是单位时间内速度的变化量,包括速度方向和大小的变化,可分为正加速度和负加速度,它与克服运动物体惯性的力有关。在飞机的飞行控制上,加速度是重要的参数,在以后介绍的自动飞行控制中,加速度的大小和方向是通过一个三轴加速度计检测出来,然后用于飞机的控制。
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(二)翼型
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飞机机翼的任意剖面的表面形状,翼型使飞机在气流中运动时能获得空气对机翼的反作用力,如升力等,几种典型的翼型示于图1-2。
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图1-2 几种典型的飞机翼型
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(三)翼展
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翼展是指机翼两侧翼尖之间的长度(图1-3)。
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图1-3 机翼的各部分名称
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(四)翼尖
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机翼的左右两个尖端部位称翼尖(图1-3)。
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(五)翼根
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机翼的根部称翼根,通常指机翼与机身的连接处。
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(六)前缘
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机翼的前部边缘称为前缘(图1-3)。
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(七)后缘
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机翼的后部边缘称为后缘(图1-3)。
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(八)展弦比
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翼展与平均气动弦长之比称展弦比。
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(九)副翼
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在机翼外侧后部可活动的舵面称为副翼(图1-3)。
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(十)迎角
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机翼翼型线与飞机飞行航迹之间的夹角(图1-4)。
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图1-4 机翼迎角示意图
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(十一)机翼安装角
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机翼翼弦线与飞机纵轴之间构成的锐角(图1-5),它是机翼安装时与机身之间的夹角,它在飞机设计时就已确定的角度,所以,一但飞机生产后,在飞行过程中,它是不能改变的。
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图1-5 机翼安装角示意图
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(十二)翼弦线
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从翼型剖面的前缘到后缘之间假想出来的一条直线(图1-5)。
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(十三)弦长
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前后缘的距离称为弦长,对于长方形机翼,弦长沿展向是不变的,其他形状的机翼弦长沿展向是变化的,此进用平均气动弦长来表示。
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式中:b平均为平均气动弦长;
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S为翼面积;
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L为翼展。
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(十四)弯度
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不同翼型的机翼前缘到后缘的弯曲程度。“上翼面弯度”是指翼型上表面的弯曲程度,“下翼面弯度”是指翼型下表面的弯曲程度,“平均弯度”是指由翼型上表面弯度和下表面弯度的平均值所确定的一条弧线(图1-6)。
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图1-6 不同翼面弯度示意图
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(十五)相对气流
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也称相对风,物体在空气中运动所产生的气流的方向(图1-7),相对气流与飞机飞行的航迹相互平行,方向相反。因此,飞机的实际飞行航迹决定了相对气流的方向。
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图1-7 飞机相对气流与航迹关系示意图
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(十六)机翼面积
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机翼表面和操纵表面的面积,包括被机身所覆盖部分的机翼面积。
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(十七)机翼平面形状
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机翼平面形状是指从高处俯视的机翼形状,常见的有矩形、梯形或其他形状(图1-8)。
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图1-8 几种常见的机翼平面形状
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(十八)机翼上反角
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机翼上反角就是从正面看机翼向上翘的角度,严格地讲,就是机翼翼弦平面与通过翼根弦而垂直于机身对称面的平面夹角。简言之,也可以看作是机翼没有左右倾斜时,机翼前缘与水平面的夹角。通常有V形上反角、U形上反角、双V形上反角和海鸥形上反角(图1-9)。
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图1-9 机翼上反角示意图
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二、升力
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升力是飞机在空气中运动进所产生的向上的力。物体要在空气中飞行,一定要设法产生升力。产生升力的方法很多,可以利用机翼产生升力,也可以利用旋翼产生升力(直升机)。对固定翼飞机来讲,产生升力的主要集中于3个部分,即机翼、螺旋桨和水平尾翼。
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机翼是产生升力的最主要部件,机翼的形状通常都制作为图1-10的形状,这样,气流流过上表面时的速度比较大,而流过下表面时的速度比较小。根据伯努利定律,气流流速增大压强则减少,所以机翼上表面产生负压力,下表面产生正压力,于是机翼便生产了升力。
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图1-10 机翼产生升力的原因示意图
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根据风洞试验结果,机翼产生升力的大小可用下式计算:
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式中:L为升力,单位为N(牛);
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ρ为空气密度,在海平面及标准大气压下为1.226kg/m3;
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V为飞机与气流的相对速度(空速),单位为m/s;
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S为机翼面积,单位为m2;
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C为机翼的升力系数。
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不同翼型和迎角都影响机翼的升力系数,当翼型一定时,升力系数与迎角的关系可示于图1-11。由图1-11可见,在小迎角的情况下,随着机翼迎角的增大,升力系数呈线性上升,当机翼的迎角超过某值时,升力系数迅速下降,这被称为“失速”。对于不对称翼型不讲,当角为0时,还有一定的升力,但对对称翼型来说,产生升力必须靠迎角来实现。
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图1-11 不同翼型机翼迎角与升力系数的关系
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三、重力
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重力是所有物体受地心引力而垂直向下的力,飞机的重心是飞机上所有重力的集中点,也是整个飞机的平衡点。重心位置直接影响飞机的稳定性与飞机性能,因此确定飞机的重心位置至关重要。每次起飞前,都要检查飞机的重心位置,对微型无人机而言,飞机重心在机翼前1/3处较为合适。
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四、拉力
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飞机的拉力是由高速旋转的螺旋桨产生的,螺旋桨本身的桨片也有叶型(在螺旋桨一节中详细论述),可产生向前的拉力,其原理是螺旋桨把飞机前部大量的空气排到尾部,并通过向后排空气来产生向前的反作用力,从而驱动飞机在空气中的运动。这种拉力必须足以抵消阻力来牵动飞机向前运动,拉力的方向被称为拉力线。
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五、阻力
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(一)摩擦阻力
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摩擦阻力是由于空气黏性作用产生的,它也物体表面的光滑度有关,也和物体的气流情况有关。物体表面的光滑程度直接影响到气流的流动(图1-13),所以,减小摩擦阻力的主要办法是尽量把物体表面加工得光滑一些,以减少表面上各种凸起物阻碍气流的流动。
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图1-13 摩擦阻力示意图
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(二)压差阻力
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压差阻力是由于物体前后压力不同而产生的,也称形状阻力或构形阻力。它主要是由暴露要气流中的飞机部件迎风面积造成的。以图1-14说明,一个平板的一面正对着气流方向,平板的形状是造成阻力的主要原因。对飞机的构件也是这样。
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图1-14 压差阻力示意图
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(三)诱导阻力
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拌随飞机升力的产生而产生的阻力称为诱导阻力。机翼产生升力时,下表面的压力比上表面的压力大,空气从下表面绕过翼尖向上表面流去,使翼尖气流发生扭转形成翼尖涡流(图1-15a)。翼尖气流扭转,产生下洗速度,气流方向向下倾斜,形成洗流(图1-15b)。升力亦随之向后倾斜,实际有效的升力应与飞行速度垂直。这种好像由于升力才诱导出来的阻力,所以称诱导阻力。
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图1-15 诱导阻力示意图
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第二节 飞行中各种力的关系
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一、升力与迎角的关系
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在飞机飞行过程中,当迎角角度较小时,机翼升力的大部分是由机翼上下表面的压差所产生的,当迎角增大时,因为机翼上表面的气流要移动过一个较长的距离,所以,气流的速度需要非常快,由此产生了机翼上下表面之间较大的压差。同时气流以较大的角度向机翼下方偏移引起了一个增大的反作用力,增加的压差和反作用力使得升力与阻增加,因此在到达临界迎角之前,迎角增加则升力增加(图1-16)。
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图1-16 机翼迎角与升力的关系示意图
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对大多数翼型来讲,当迎角增大到大约18°~20°(临界迎角)时,因为过大的方向变化,使机翼上的大多数气流不能再沿着机翼弯曲的上表面移动,而且开始从机翼上表面的后部分离。当迎角继续增大时,气流被迫直接向后流去,从机翼表上表面和弧度最大的区域离开,这样在机翼上表面形成了一个个气流旋涡(涡流),当到达机翼临界迎角时,在小迎角时开始在机翼后缘出现的涡流从这一区域迅速向前扩散至整个机翼上表面,直至完全被其覆盖(图1-16f),这就会造成机翼上表面压力突然增加而导致升力减小。因为失去升力,同时增加了构形阻力,从而使飞机没有足够的上升力支撑飞机飞行,机翼会进入失速状态。
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注意:迎角是翼弦线和相对气流之间的夹角,而不是翼弦线和地平线之间的夹角,因此,如果机翼迎角增加到或超过临界迎角时,飞机在任何相对于地平线的飞行姿态下都可能进入失速状态。
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二、拉力与阻力的关系
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飞机保持一个恒定的飞行速度,在平飞状态时,拉力与阻力的数值相等。当螺旋桨拉力增加时,拉力会瞬时超过阻力而使飞机空速增加,其后飞机继续维持平飞状态。空速增加时,阻力会增加得非常快,最终,如果发动机的可用功率用尽,拉力会达到最大值,在阻力等于拉力之前,空速一直会持续增加,当阻力等于拉力时,空速会变为常量,这也就是飞机在当时的外形和姿态下的最高速度。
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当拉力小于阻时,飞机会减速飞行,直到拉力与阻力再次相等时,飞机才级维持平飞状态。如果空速降至很低,恰巧这时迎角又很大,如果仍维持当时的高度平飞,飞机很容易进入失速状态。
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三、升力与重力的关系
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作用在机翼上向上的力是升力的分量,方向总是与相对气流垂直。在平直飞行状态(高度不变)下,升力克服飞机的重力,当升力与重力相等时,飞机的飞行高度不会发生变化。如果升力小于重力,飞机会进入下降状态;相反,如果升力大于重力,飞机会进入爬升状态。当使用固定的上升或下降率时,4个力之间的关系与平飞状态大不相同,但是,在实际飞行中,如果飞机以小角度爬升或下降,则认为升力等于重力。
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总之,如果飞机处于等速等高飞行时,拉力等于阻力,升力等于重力,飞机的速度和高度都不会发生变化。
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第三节 影响升力与阻力的因素
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一、机翼面积对升力和阻力的影响
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作用于机翼上的升力和阻力与机翼面积成比例,在其他条件不变时,如果机翼面积增加,机翼所产生的升力和阻力也会增加。如果升力增加1倍,其阻力也会增加1倍。
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二、翼型形状对升力和阻力的影响
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一般来说,机翼上表面的弯度越大,产生的升力越大。高升力的机翼上表面都有较大的向上凸起的弯度,下表面有向上凹进的弯度。大型飞机为了在起飞和降落时,机翼有较大的升力,往往安装有襟翼,在起飞和降落时放下襟翼,提高机翼的升力,在平飞时,收起襟翼,以减小阻力。
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在微型无人驾驶飞机上,当副翼下偏时,机翼的弯曲程度增加,从而增加迎角,使升力与阻力同时增加;副翼上偏时,由于使机翼的弯曲程度减少,从而使迎角减小,导致升力降低;通过偏转升降舵,改变平尾的弯曲程度和迎角,可以控制水平尾翼上升力的大小和方向;同理,用方向舵可以控制作用在垂直尾翼上的力的大小和方向。
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三、机翼设计对飞机失速的影响
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对于一架飞机而言,机翼平面形状的设计完全取决于飞机的用途,如果以高速为设计宗旨,梯形机翼要优于直机翼,但是梯形机翼没有设计扭转,因此容易失速,假设机翼的面积相同,由于梯形机翼翼尖的面积小于直机翼,使得直机翼产生的阻力大于梯形机翼。椭圆形机翼是一种非常高效的机翼(阻力相同,但升力更大),但是,它不具备直机翼的良好失速性能。
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具有良好失速特性的飞机,机翼翼根应该首先进入失速状态,然后再逐步向翼尖方向扩展,这种设计模式还可以降低飞机产生不容易控制的滚转趋势。最好的方法是在机翼设计时,翼根和翼尖有一定的扭曲,使翼根的迎角大于翼尖(图1-17)。
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图1-17 翼根与翼尖的扭曲同失速的关系
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四、空速对升力和阻力的影响
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当飞机的空速增加时,流过机翼表面的相对气流速率增加,这样就可以使升力和阻力同时增加,这主要是因为:一是作用于机翼下表面的相对气流和压力增加使大量的气流产生向下偏移;二是机翼上表面由于相对气流的地闸产生了一个低压区,使机翼的上、下表面之间产生一个较大的压差。根据式1-2,升力和阻力的变化量与速率变化量的平方成正比,飞行中,如果飞机空速增加2倍,则升力和阻力会增加4倍。
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五、大气密度对升力和阻力的影响
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由式1-2还可说明,升力和阻力与大气密度有直接关系,当大气密度增加时,升力和阻力增加;反之会减小。大气密度受气压、温度和湿度的影响较大,空气温度较高、湿度较大都会降低大气密度,所以,在干燥空气和潮湿空气条件下、冬天和夏天飞机的升力是不同的(图1-18)。
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图1-18 大气密度对飞机升力影响示意图
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第四节 飞机的稳定性
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一、纵向稳定性(俯仰)
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飞机围绕横轴的转动被称为俯仰,由升降舵进行控制,这种转动可称为纵向操纵或称纵向稳定性。飞机的纵向稳定性不仅决定了飞机的俯仰特性,而且还关系到飞机的失速特性。这种特性决定于飞机的重心和升力中心的相对位置。如果飞机的重心与升力中心的位置重合(图1-20),飞机具有稳定性,不会围绕重心产生俯仰力矩。当升力中心位于重心之前时(图1-21a),飞机在飞行过程中会呈现负稳定性和出现一个不希望抬头的力矩,如果飞机受到扰动,抬头力矩和低头力矩的数值会趋于增加;当升力中心位于重心位置之后时(图1-21b),也会产生负稳定性,此时需要外力来平衡向下的重力,可通过改变设计来解决这一问题,可使流过机翼后缘的下降气流冲击到水平安定面(尾翼)的上表面,这样尾部会产生一个向下的力,它可以抵消飞机的低头力矩,从而使飞机获得正稳定性。
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图1-20 飞机的升力中心与重心重合
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图1-21 飞机的升力中心与重心不重合
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注意:如果飞机机头下俯,并且不加以操纵,将会使空速增加,进而增加尾部水平安定面的下洗气流强度,机头会被再次抬起(T形尾翼除外);相反,如果机头抬起不加以操纵,空速会减小,导致尾部水平安定面的下洗气流强度减小,机头会下俯。每一个迎角都对应一个速度,经过几次俯仰波动后,飞机会稳定在一个调整好的空速(迎角)上。
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二、侧向稳定性(滚转)
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(一)机翼上反角
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具有上反角的机翼,当机翼受到颠簸气流影响出现侧滑时,上反角稳定效应是较高一侧的机翼和较低一侧的机翼之间迎角不同造成的。当侧滑发生时,较低一侧的机翼迎角很大,使其升力增加,驱使飞机机翼恢复到水平状态(图1-22)。
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图1-22 上反角对侧向稳定性的影响
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(二)后掠角
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后掠角是指从翼根到翼尖向后倾斜的程度。后掠角与机翼上反角对飞机产生侧向稳定性的影响作用相似,但不是那样明显。侧滑时,如果一侧机翼降低,该侧机翼的迎角增大,则产生的升力增加,使飞机恢复到水平飞行状态(图1-23)。后掠角可以辅助上反角获得侧向稳定性。机翼后掠角可使飞机的重心进一步后移,对纵向稳定性的影响要大于对侧向稳定性。
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图1-23 后掠角对侧向稳定性的影响
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(三)龙骨效应
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龙骨效应来源于相对气流对飞机一侧机身的作用。当机翼发生倾斜时,相对气流均匀地作用于机身和尾部,产生一个作用于飞机重心之上的力,并驱使飞机转回到机翼水平状态(图1-24)。
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图1-24 龙骨效应对侧向稳定性的影响
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三、方向稳定性(偏转)
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方向稳定性体现为飞机围绕竖轴的转动。它基本上取决于侧向稳定性的优劣,在飞行过程中,如果飞机的纵轴沿着或平行于航迹,不论是直线不是曲线飞行,都可以认定该飞机是方向稳定的。方向稳定性由置于飞机尾部的垂直尾翼获得,垂直尾翼类似风向标,尾翼是风向标的尾部,而机身好像是风向标的头部,在直线飞行或转弯过程中,不论是由人为操纵还是由于湍流的影响,如果飞机偏离了飞行航迹,相对气流就会对垂直尾翼的一侧施加一个力,这个力会驱使飞机回到原来的飞行方向。
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本节简单介绍了飞机在飞行过程中的受力情况及飞机在飞行过程中的稳定性等问题,有关飞机在飞行过程中如何操控将在下一章中介绍。
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第二章 结构系统与操控
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第一节 飞机的组成与结构
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一、机身
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机身是整架飞机的核心结构,其他飞机其他部件都连接在机体上,同时机载控制设备和机载作业设备都安装在机体内。在微型无人驾驶飞机中,飞机的机身可以为木质结构,也可以为玻璃钢结构。在机身内部,载有燃料仓(箱)、作业仓、控制设备仓、电池仓等组成,必要时,还需要降落伞仓。为了减小阻力,机身一般为平滑的流线型结构。关键部位需要加强,如固定发动机的固定板、固定机翼的部位都需加强。
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二、机翼
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机翼是飞机主要的升力产生部件。有单翼和双翼之分,目前大多采用单翼。有关机翼产生升的原理在前节中已论述。为了提高微型无人驾驶飞机的稳定性,目前采用可对接的上单翼结构,同时,对接的左右机翼在运输时可以拆分开来,便于运输。机翼也是飞机在飞行过程中所有重量的承载体,所以,机翼在需足各种翼型结构的同时,必须有一定的强度。
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三、副翼
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副翼是机翼后缘可转动的部分。它是控制飞机姿态的重要部件。在飞行过程中,通过副翼的转动,来改变机翼的翼型,从而达到控制姿态的目的。
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四、水平尾翼
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水平尾翼也是产生升力的部件,但更重要的是在飞行过程中起平衡作用。
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五、升降舵
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升降舵是水平尾翼后缘可转动的部分,在飞行中通过升降舵的转动,改变水平尾翼的翼型,调节水平尾翼的升力,当水平尾翼升力增加时,飞机尾部升上,机头相对向下,这时,飞机处于俯冲状态,当水平尾翼升力降低时,机头相对向上,飞机处于爬升状态。通过调节升降舵,对飞机进行升降控制。
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六、垂直尾翼
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垂直尾翼在飞行中起方向稳定性作用,有类似风向标的作用。
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七、方向舵
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方向舵是垂直尾翼后缘可转动的部分,在飞行中,通过改变方向舵的角度,改变垂直尾翼的翼型,使垂直尾翼左右受力发生变化,当垂直尾翼的左边受力较大时,飞机沿竖轴尾部向右转动,飞机机头相对向左,以改变飞机飞行方向;相反,垂直尾翼的右边受力较大时,飞机沿竖轴尾部向左转动,飞机机头相对向右。这样通过改变垂直尾翼的翼型来改变飞机飞行的方向,故称方向舵。
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八、起落架
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是飞机起飞与降落的着地部分。飞机在跑道上起飞和降落时,一般都采用轮式的起落架,便于飞机在跑道上滑跑,当在农田田间应用时,一般采用滑橇,因为滑橇的接地面积大,不易损坏机体。
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第二节 微型无人驾驶飞机的飞行控制
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一、飞机的俯仰控制
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飞机的俯仰控制就是控制飞机的爬升和俯冲,也可理解为飞机的飞行高度控制。
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飞机的俯仰控制主要是通过操纵飞机的升降舵实现的,在实际飞行过程中,水平尾翼通常是负迎角,产生一个向下的力使飞机保持平衡,如果要改变飞机的高度,则需要完成爬升或俯冲的动作(图2-2),
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图2-2 机飞俯仰控制操作示意图
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当飞机需要爬升时,可操纵升降舵向上抬起(俗称拉杆),此时,水平尾翼的翼型改为了上凹下凸型,作用在水平尾翼上的力是向下的,致使飞机尾部下沉,机头向上倾斜,这样飞机就建立起了爬升的姿态。注意:升降舵操纵过大,会使机翼迎角过大而失速。俯冲时,可操纵升降舵下降(俗称推杆),此时,水平尾翼的翼型改为了上凸下凹型,作用在水平尾翼上的力是向上的,致使飞机尾部升力增加,机头向下倾斜,这样飞机就建立起了俯冲的姿态。注意:由于飞机设计时的纵向稳定性,当飞机俯冲时,飞机空速会增加,进而增加尾部水平尾翼的下洗气流强度,飞机尾部下倾,机头会被抬起。
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二、飞机的滚转控制
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(一)平衡控制
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当飞机在飞行中发生滚转时,如果要使飞机回到平衡位置,可通过左右两个机翼上的副翼转动来改变机翼的翼型,达到平衡的目的。当飞机在飞行过程中,沿航迹方向如果向左倾斜时,可操纵飞机的左副翼,使左副翼向下偏转,左机翼的弯曲程度增加,迎角增大,升力也相应增加,这样左机翼会相应抬升,使飞机回到平衡状态。同理,如果飞机向右倾斜,可对可右机翼操纵(图2-3)。注意:在微型无人驾驶飞机上,为了提高副翼的效率,往往是两个副翼同时动作,如当飞机向左倾斜时,操纵的方法是飞机的左副翼向下偏转、右副翼向上偏转,这样就使左机翼升力增加,右机翼升力下降,使飞机迅速回到平衡状态。飞机向右倾斜时,操作方法相反。
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图2-3 飞机滚转操作控制示意图
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(二)转向控制
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在实际操作过程,当操纵副翼时,飞机会发生倾斜,与飞机倾斜相伴随的是飞机转弯、且高度下降。这主要是因为在飞机倾斜过程中,飞机受力发生变化引起的(图2-4)。
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图2-4 飞机倾斜时的受力示意图
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如图所示,当飞机倾斜时,升力方向随之倾斜,其向上的分力会小于重力,致使飞机重力大于垂直升力,飞机则会下降高度,同时,随着飞机的倾斜,飞机和升力会产生一个向倾斜方向的水平分力,该分力会驱使飞机向倾斜的方向偏转,致使飞机偏离原飞行航迹。所以,为了使飞机在转变过程中不下降高度,则需要升降舵辅助操纵。
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三、飞机的偏转控制
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飞机在飞行过程中,为了控制转向,一方面可采用上面提到的操纵副翼,使飞机倾斜,达到转向的目的。同时,也可利用垂直尾翼的方向舵进行控制。当操纵方向舵时,垂直尾翼的翼型发生弯曲,产生迎角。当方向舵向左转动时,飞机尾部会向右偏转,机头向左,形成向左转向的姿态。当方向舵向右转动时,飞机尾部会向左偏转,机头向左,形成向右转向的姿态(图2-5)。
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图2-5 飞机偏转控制示意图
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注意:当操纵方向舵进行转向控制时,飞机同样会产生倾斜和下降高度。这主要是因为操纵方向舵使飞机转向时,处于内侧机翼与外侧机翼的速度不相同,内侧机翼的速度小于外侧,相应外侧机翼的升力高于内侧,此时会导使飞机倾斜。飞机倾斜后,受力情况与图2-4相同,整个飞机的升力小于重力,飞机高度下降。所以,无论操纵方向舵还是操纵副翼,飞机都发生转弯和掉高的情况,操纵副翼比方向舵更加明显。
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四、其他控制
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(一)襟翼
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在降落过程中,为了降低飞机速度,提高升力,一般采用将两个副翼同时下降,此时飞机可能会建立俯冲的姿态,为了抵消由两个副翼同进下降造成的飞机低头情况,此时可将方向舵抬起(图2-6)。
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图2-6 副翼用作襟翼时的操纵示意图
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(二)空中制动
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空中制动效应是通过抬起双副翼和降低升降舵来实现的(与襟翼使用相反)。这样会增大飞机的阻力,有助于在小场地安全着陆。
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以上两种操纵必须在遥控发射器设定好的情况下才能使用。当使用这两种功能时,会降低副翼的效应,所以,测试这两种方法需要在一定的高度下进行,当反复测试两种舵面的配合比例,以获得最佳的调整设置。
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第三节 动力系统
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一、发动机
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(一)发动机的主要参数和相关术语
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1.活塞上止点
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活塞向上运动的停止点,也是活塞运动的最高点。此后,曲轴无论逆时针转动还是顺时针转动,活塞都将向下运动(图2-7)。
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图2-7 活塞式发动机的主要部件
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2.活塞下止点
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活塞向下运动的停止点,也是活塞运动的最低点。
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3.汽缸直径
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汽缸内腔的直径,一般用D表示。
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4.活塞行程
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活塞由下(上)止点运动到上(下)止点走过的距离,一般用S表示。
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5.汽缸工作容积
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活塞由下(上)止点运动到上(下)止点所经过和空间容积,一般用V表示。它与汽缸直径和活塞行程的关系可表示为:
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汽缸工作容积表征了混合气爆燃力推动活塞运动所做的功。故用它也表示发动机的规格。
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6.燃烧室容积
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活塞运动到上止点时,活塞顶面与汽缸顶面之间的容积。一般用V表示。
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7.汽缸总容积
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活塞运动到下止点时,活塞顶面与汽缸顶面的容积,它是汽缸容积与燃烧室容积之和。一般用V表示。
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8.压缩比
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汽缸总工作容积与燃烧室容积之比,一般用ε表示。
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ε=V/V (2-2)
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9.工作循环
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发动机连续运转是吸气、压缩、爆燃、排气和驱气过程不断地重复,完成一次吸气、压缩、爆燃、排气和驱气过程称为一个工作循环。
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10.二行程发动机
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活塞由下止点运动到上止点,再从上止点运动到下止点各一次,完成一个工作循环的发动机,称为二行程发动机。
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11.四行程发动机
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活塞由下止点运动到上止点,再从上止点运动到下止点各二次,完成一个工作循环的发动机,称为四行程发动机。
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12.混合气
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燃料经发动机汽化器雾化后与空气的混合物,为区别爆燃后的废气,也称其为新鲜气。
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(二)电热式发动机
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1.工作原理
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电热式发动机的外观示于图2-8,它的燃料为甲醇,起动时,先向电热塞供电,使其铱铂合金丝卷呈赤热状,引发压缩的甲醇与空气混合爆燃。在发动机正常运转时,不再需要供电;对发动机工作状态进行调整时,只需调节油针即可,它是一种运行系统简单,操作简便的发动机。
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图2-8 电热式发动机的外观图
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电热式发动机的规格范围图宽、品种较多,其单缸工作容积从0.16ml和40ml不等,有二行程、四行程、单缸、比缸和多缸等多种品种,是目前使用数量最多的航空模型发动机。
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2.工作过程
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(1)活塞上行程
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在活塞上行程过程中,可分为几个阶段:
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①曲轴逆时针转动,活塞自下止点向上运动。
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②曲轴进气口与机匣进气管相连通,混合气经曲轴中心的进气通道进入机匣。
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③活塞继续上行,先后将汽缸驱气口和排气口封闭,对封闭在汽缸内的混合气进行压缩,混合气压力增大,温度升高,同时,继续将新鲜混合气吸入到机匣内。
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图2-10 电热式发动机的工作过程
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(2)活塞下行程
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①活塞运动到上止点,混合气被压缩到最小体积,压力最大、温度最高,在汽缸顶部赤热的铱铂合金丝卷作用下,混合气爆燃。
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②依靠螺旋桨转动的惯性,曲轴继续逆时针转动,活塞越过上止点。
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③混合气爆燃产生的高温高压气体膨胀做功,推动活塞向下移动,经连杆推动曲轴的曲柄销,带动曲轴及螺旋桨逆时针旋转。
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④曲轴继续逆时针转动,曲轴进气口与机匣进气管脱离,停止吸气。已吸入的混合气被封闭在机匣内,并随着活塞下移,压力逐渐升高。
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⑤活塞下移到排气口以下,排气口打开,爆燃做功后的废气经排气口排出汽缸。
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⑥活塞继续下移到驱气口以下,机匣内压力增大的新鲜气经驱气道进入汽缸,并将汽缸内的残余废气驱至缸外。
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⑦活塞下移到下止点,依靠螺旋桨的转动惯性,带动曲轴继续逆时针转动,活塞越过下止点向上运动,开始下一个工作循环的吸气和压缩过程。
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上述过程不断地重复进行,发动机便连续动转,带动螺旋桨转动,驱动飞机飞行。
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3.燃料
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电热式发动机的燃料为甲醇、蓖麻油和硝基甲烷。其中甲醇是燃料的主要成分,主要用于燃烧做功;蓖麻油是润滑剂,可减少摩擦;硝基甲烷为添加剂,可改善起动性能,提高工作稳定性,增大功率。其配比示于表2-1。
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表2-1 电热式发动机的燃料配方(%)
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注意:基本配方主要用于发动机磨合、一般飞行和练习飞行,标准配方是国际航联F1C和F2A比赛规定的混合油配方,可也用于一般和练习飞行。在基本配方中添加少量(5%左右)的硝基甲烷,可有效地改善发动机的起动性能,提高运转的稳定性经及扩大调节适应范围和改善风门的调节特性,但使用后应及时清洗发动机,以防硝基甲烷燃烧生成物腐蚀发动机部件。
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4.电热式发动机的调整
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发动机启动后中,要对发动机进行调整,要在飞机抬头45°~90°、低头45°~90°或倒飞情况下,发动机都能稳定运转,并尽可能将发动机转速调整到最大。具体调整方法为:
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①将风门全开。
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②主油针开启2圈(图2-11)。
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图2-11 发动机的汽化器
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③副油针开启量大于主油针,开启时先将风门调至全闭状态,再用小螺丝刀顺时针旋动副油针的螺钉头到油针全闭,然后再逆时旋转2圈以上,再将风门全开。
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④起动发动机。
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⑤在风门全开情况下,发动机稳定运行后,逐渐关小风门,并调整副油针使发动机在转速调低后仍能保持稳定运行,继续关小风门到开启量为1mm左右,使发动机进入怠速状态,再次调整副油针,调整到飞机在水平、抬头和低头等状态下,发动机都能在怠速转速下稳定动黑心转。
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⑥最后用遥控器操纵风门,在各种飞行姿态下,加大或减小发动机转速,如抬头加速、低头减速等,发动机转速变化及时、运转稳定。
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5.发动机的油箱
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在微型无人驾驶飞机上,不能像大飞机一样,用油泵从油箱中泵油供给发动机,而是通过在油箱中增加一定的压力,使油流出供发动机使用,目前所采用的油箱在部分重锤式油箱(图2-12)。
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图2-12 重锤式油箱示意图
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该油箱的充压管接发动机排气管上的充压口,发动机工作时,利用发动机排气的压力,给油箱施加一定的压力,使油可从出油管中流出。出油管末端有一金属吸油嘴,静止时,金属吸油嘴由于重力的作用在油箱的下后方,飞机在飞行中,特别是特技飞行时,在离心力作用下,吸油嘴与混合油同步移动,始终保持在混合油中,正常供油。该油箱大都采用塑料瓶制成,橡胶管采用耐油的氯丁橡胶或硅胶管,橡胶管的壁厚应使橡胶管在金属吸油嘴作用下弯曲到位又不会出现折出死弯而影响供油。
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油箱在安装时,一般安装在飞机的前仓部位,尽量靠近发动机,以减少飞机飞行姿态变化时,油箱液位的变化量。油箱的高低位置应为油箱加满油后,油面与发动机汽化器油管中心持平或稍低。
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(三)电点火式发动机
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1.工作原理与工作过程
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电点火式发动机的工作原理与工作过程与电热式发动机基本相同,也是吸气、压缩、爆燃、排气和驱气,只是引爆方式不同。电点火式发动机是以高压电流在火花塞两极放电的火花引燃汽油与空气的混合气,点火的时刻由随曲轴旋转的点火控制器确定,且连续运转的全过程均需供电。
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2.燃油
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电点火式发动机的燃料为汽油与机油的混合油,其中汽油为燃料的主要成分,主要用于燃烧做功;机油是润滑剂,可减少摩擦。常用的混合油配方为:汽油与机油的比例为50~25∶1,磨合时可用25∶1的混合油,一般飞行时,可用40∶1的混合油。
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以上简单介绍了两种二行程发动机的工作原理、工作过程及简单调式及燃油比例等,在具体使用中,还有发动机的磨合、调试、安装、维护等一系列工作,限于篇幅,可参阅其他专业书籍。
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二、螺旋桨
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(一)螺旋桨的工作原理
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螺旋桨的工作原理相当复杂,简言之,螺旋桨之所以能驱动飞机飞行,可分为两种力:
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一是拨动空气的反作用力,即螺旋桨要空中绕其轴线旋转,桨叶将空气推向后方,空气必然对桨叶以反作用力。反作用力的轴向分力便是驱动飞机飞行的作用力之一。就像螺丝刀旋转木螺丁,木螺丁能旋入木板一样,此时,螺旋桨就像木螺丁,发动机就像螺丝刀,空气就像木板,螺旋桨在空气中旋转,便可在空气中前进(图2-14)。
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图2-14 螺旋桨拨动空气的反作用力示意图
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二是桨叶的空气动力。螺旋桨桨叶剖面具有与机翼剖面类似的翼型,其相对速度为螺旋桨旋转的圆周速度向前飞行速度之合,由此,桨叶像机翼一样产生“升力”,“升力”的轴向分力便是驱动飞机的另一个作用力(图2-15)。
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图2-15 桨叶空气动力示意图
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(二)螺旋桨的组成与种类
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活塞式发动机所用的螺旋桨一般由桨毂和桨叶组成,桨毂将桨叶连接为一体,构成螺旋桨(图2-16),同时桨毂还与发动机相连接,将螺旋桨固定于发动机输出轴轴端。活塞式发动机所用的螺旋桨根据其叶数可分为一叶桨(也称单叶桨)、两叶桨(也称双叶桨)、三叶桨和四叶桨等,其中两叶桨应用最多,这是因为它具有良好的几何和气动对称及平衡性。单叶桨直径相对较大,桨叶较长,效率较高,但平衡难度大,多用于竞赛。三叶、四叶桨结构复杂,制作难度较大,在微型无人机中应用较少。
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图2-16 桨叶结构图
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(三)螺旋桨的主要参数
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螺旋桨的主要参数有两个,一是直径,二是螺距。直径是螺旋桨旋转时,桨叶最外端所画出的圆的直径,用D(mm)表示,如果是单叶桨,则从它的旋转中心到桨叶最外端的距离的2倍,称为直径。
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螺距产螺旋桨旋转一周,沿其轴线方向前进的距离,用H(mm)表示。如果将飞机的飞行速度v(m/s)除以螺旋桨的转速n(θ/s),便可行到螺旋桨的螺距的计算值,或称计算螺距,用H1(mm)表示,即:
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式中:H1为计算螺距;
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v为发动机的空中转速。一般发动机在空中的转速比在地面高10%~20%,且螺距越大,升空后的转速增加越多。
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(四)螺旋桨的规格与发动机匹配
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螺旋桨的规格通常用统一用直径和几何螺距表示,即D×H,其中几何螺距为桨叶半径75%处的几何螺距。
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在使用中,需要根据飞机的特点、功率发挥和最佳转速等来匹配飞机、发动机和螺旋桨。具体选用方法可参考表2-2。
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表2-2 普及型电热式发动机与螺旋桨的配合
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表2-2 普及型电热式发动机与螺旋桨的配合(续)-1
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第四节 控制系统
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一、遥控系统的指令系统
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(一)比例遥控指令
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比例控制在目前模型飞机中使用最多,其主要组成与工作过程示于图2-17。
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图2-17 手控比例遥控系统
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手动比例遥控系统主要是通过操纵遥控发射机上的各个操纵杆,然后通过无线电信号送至遥控接收机,然后,遥控接收机再将信号送至各舵机,驱动各舵面来控制飞机的飞行。舵机转动的幅度与遥控发射器的操纵杆活动量呈比例,故称比例遥控。
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(二)自动导航系统
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自动导航系统是近几年在GPS、GIS等技术上发展起来的技术。通常情况下是和比例遥控系统联合使用,才能完成飞机的飞行控制,在目前情况下,飞机的起飞和降落过程还需要使用手动比例遥控系统,当飞机到达一定高度后,切入自动导航系统,当飞机完成低空遥感任务后,再由手动比例遥控系统指令飞机着陆。其组成与工作过程示于图2-18。
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图2-18 自动导航系统
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其工作原理在第四章中详细介绍,这里简单介绍一下其工作过程。该系统是手控优先的,当手动比例遥控发射机打开时,中央处理器(CPU)会首先处理发射机的信号,此时,相当于手动比例遥控,当关闭发射机电源时,CPU会根据几个传感器的信号和预先存贮在系统中的飞行航线和高度进行调整飞机姿态,进入预先设定的航线和高度飞行,同时,将有关飞行数据通过数传电台发送至地面站。在飞行过程中,地面站控制系统也可通过数传电台修改指令,也可以发送实时的执行指令等。
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二、遥控指令执行系统
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(一)舵机的工作原理
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舵机由直流放大器、直流电机、减速器、齿条和反馈电位计等组成,其原理框图示于图2-19。
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图2-19 舵机原理方框图
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舵面要完成控制职能,需要一个输入信号,这个输入信号就是一个电压值(U入),输入电压的大小与齿条的位移(舵面偏转量)成正比,当U入等于零时,齿条应处于中间位置,当U入为正信号时,齿条向一边移动,当U入为负信号时,齿条向反方向移动,且当U入小时齿条移动小,U入大时,齿条移动大,为使舵机的齿条位置严格对应于输入信号,就要经常将这两个信号进行比较,利用其差值去控制舵机的电动机转动。因为输入信号与齿条的位移不是同一性质的两个物理量,所以必须想办法把齿条的位移换成一个代表它的电压信号(U反),然后将U反输入到比较元件,与U入进行比较得其差值,再用一个反馈电位计来完成反馈任务,电位计固定在舵机的框架上,电刷固定在齿条上,应当特别强调的是,U反随齿的位移,必须使U差向趋近于零的方向变化,直至U差等于零,当其差值等于零时,输入电压与齿条位移也就对应了,舵机的电动机就停止了转动。齿条便停留在这个平衡位置。
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有关舵机的电路可参阅有关专业的书籍,这里不再详细介绍。
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(二)舵机的安装
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舵机中有很多微型的零件部,有微型电机、控制电路等,为了在飞机时舵机能稳定工作,在安装时在避免直接将舵机安装在机体上,经免飞行时振动过大使舵机失效,安装时在垫上橡胶垫(图2-20)。
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图2-20 舵机安装示意图
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安装后,要仔细检查舵机,在每一个方向都转向至满舵位置,观察舵机臂不要触到机体,同时舵机之间的舵机臂也不能相互影响。安装后,还要检查舵机有没有不适当的受力情况。打开电源,舵机在没有用遥控器操纵的情况下,如果有嗡嗡声,表明舵机臂可能有较大的摩擦力存在,有时尽管舵机可以忍受这种摩擦力的存在,但会过快地消耗电池电量。所以,如果听到有嗡嗡声,应仔细检查舵机的安装情况或舵面的拉力情况。
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三、控制系统的供电
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(一)地面供电系统
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飞控设备的地面供电系统主要由两部分组成,一是遥控发射机的电池组,一般为Ni-H电池,标称为9.6V,容量为100mAh,当电池电压低于8.5V时,遥控器会自动报警,当遥控器报警时,在即时回收飞机,以免飞机失控。当飞机采用手动比例遥控系统控制飞机飞行时,地面系统仅需要该组电池即可。
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二是自动飞行控制的地面站系统的供电,目前需要220V的交流电源供电,在外场飞行时,可能交流逆变器为计算机和数传电台供电。
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(二)机载供电系统
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飞机的飞载供电系统主要有两种,一种是飞控盒的供电系统,包括控制系统、遥控接收机和数传电台。该设备的采用7.2V的电池组供电,为了减轻机载重量,可采用锂电池供电。另一种是舵机的供电系统,采用4.8V电池组供电。注意:该电池仅供舵机的电机部分,舵机的控制信号来源于另一组电池,当飞控盒供电系统不能工作时,舵机也会失控。
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第三章 飞行过程及影响因素
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第一节 起飞
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一、地面滑跑
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(一)三点滑跑
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飞机静止时,V=0,Y=0。滑跑中拉力克服飞机气动阻力和与地面的摩擦力,加速。
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(二)抬前轮
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飞机三点(轮)滑跑过程中,因迎角较小,升力较小。需要较大的离地速度。增长地面滑跑距离。因此,当速度增大到一定程度时,就要适当拉杆,使飞机在俯仰操纵力矩的作用下,抬起前轮作两点滑跑,增在迎角,提高升力。抬前轮的时机不宜过早、过晚。通常在滑跑速度到达该型飞机离地速度的60%~75%时比较合适。如抬前轮时机过早,要产生足够的上仰力矩就要多拉杆,随着速度增大,上仰力矩迅速增加,会造成飞机大迎角、小速度离地。如抬前轮时机过晚,又会造成飞机离地速度过大。增长地面滑跑距离。抬前轮的高度也要合适。否则,仍然会造成飞机离地的迎角和速度过大、过小。
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(三)保持滑跑方向
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地面滑跑中,由于螺旋桨的扭转气流(滑流)作用于垂直尾翼,会引起飞机的方向偏转。特别是此时飞机速度较小时,扭转气流对方向的影响较为明显。因此,在地面滑跑中,需及时适量修正方向舵,以保证滑跑方向正直。
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二、离地
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地面滑跑段,速度和升力不断增大,当升力稍大于重力时,飞机便会自动离地升空,起飞中,飞机离地的瞬间速度,叫飞机的离地速度。
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三、小角度上升
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飞机离地后,速度还较小。为了尽快积累速度,需保持一段小角度上升。否则,如上升角度过大,剩余拉力较小,飞机会增速较慢。
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另外,飞机刚离地,速度较小,高度还低,飞机的安全性和操纵性都较差。大角度上升会影响飞行安全。
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四、上升
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小角度上升后段,当速度增大到接近规定的上升速度时,即应柔和拉杆增大迎角、增大升力和上升角,使飞机转入等速直线上升。
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在田间进行低空遥感飞行时,往往会缺乏场地,不同进行滑跑起飞,需要进行弹射起飞。弹射起飞与滑跑起飞的不同点在于没有滑跑阶段,当飞机离开弹射架时,即进行离地阶段,为了保持飞机在离开弹射架时不降低高度,可在飞机离开弹射架之前,稍稍拉起升降舵,使飞机离开弹射架之后即进入小角度上升阶段。进入小角度上升阶段后,飞机的操控与滑跑起飞过程完全相同。
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第二节 着陆
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一、下滑
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下滑的主要作用是降低飞行高度。同时,使飞机对正着陆跑道,飞向预定地点,一般都稍带油门下滑,但如带油门过多,则不利于减速。
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二、拉平
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下滑到规定高度时,拉杆增大迎角,增大升力,使下滑角减小。迎角增大,飞机阻力随之增大;飞机做减速运动,高度也逐渐降低。
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通常习惯上把拉平叫拉开始。拉开始的高度是:以正常的拉杆动作保证飞机在规定的高度上进入平飘。拉开始高度一般在2m左右,平飘高度一般在0.5m左右,拉开始的高度过高,会造成飞行进入平飘的高度太高,会影响做着陆动作。拉开始高度也不宜过低。过低会造成飞机进入平飘的高度太低,甚至造成飞机尚未拉平,前轮就已撞地。
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三、平飘
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飞机平飘阶段,由于迎角较大,阻力较大,飞机的速度逐渐减小,外力也相应逐渐减小。为不使飞机下沉过快,应适当拉杆增大迎角,以增大升力,使飞机缓缓下沉。一般要求在0.15m的高度上把收音机拉成两点姿势(图3-3)。
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图3-3 平飘阶段的姿态与作用力
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若拉杆过猛,会使飞机向上飘起;若拉杆不够会使飞机接地前完不成两点姿势,造成飞机跳跃。因此,在着陆拉平及平飘过程中,操控人员就根据飞机到地面的高度、速度及下沉速度等,适时、适量地拉杆,才能使飞机的着陆标准和安全。
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四、接地
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飞机接地前,升力略小于重力,飞机缓慢下沉(图3-4)。
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图3-4 接地阶段的姿态与作用力
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此时,由于飞机迎角增大及气流的地面效应影响,俯仰安定力矩使机头自动下俯。所以,需要随飞机下沉适当向后带杆,以保持接地姿势和保持飞机接地时有一定的升力,飞机以较小的速度和较小的下沉速度轻轻接地。机轮与地面的撞击力较小,并可使地面滑跑距离较短。
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五、滑跑
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飞机以两轮接地后,应稳住操纵杆。此时,阻力和机轮与地面的摩擦力使飞机减速,随着速度减小,升力降低,机头自动下俯,前轮自动接地。此时,应跟着把杆向前推至中立位置。
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着陆地面滑跑过程中,用方向舵保持好方向。滑跑后段,速度减小,方向舵效用变差。舵量要大一些。
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田间作业时,由于没有跑道,只能用滑橇在田间着陆,所以没有也滑跑阶段,接地后由于滑橇接地时的阻力很大,会使飞机在很短距离内停止,所以,接地时的飞机速度要尽可能地小。
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第三节 气象因素对飞行的影响
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一、风对起落航线的影响
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(一)风对起飞、上升的影响
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1.起飞滑跑
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飞机在滑跑时积累速度,获得一定的升力。这里所说的速度是指飞机与空气相对运动的速度,称为空速。飞机相对地面的速度称为地速。因而逆风起飞时,飞机可在较短的滑跑过程中获得所需的离地速度(空速)。风速较大,滑跑距离越短,离地时地速越小,越安全。飞机应尽量逆风起飞。迫于场地条件限制,有时也不得不侧风起飞。
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侧风起飞时,风对飞机滑跑的影响是:使飞机在滑跑中产生侧滑,并向侧风吹来一方偏转;同时,由于机翼上反角及机轮支地的原因,使飞机向侧风反方向倾斜。因此,滑跑中应向侧风反方向扳舵,以制止飞机的方向偏转;并向侧风一边压杆,以消除飞机的倾斜。
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2.上升
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(1)航行速度三角形
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飞机在空中飞行时,除空速外,还受风的影响。空速与风速的和速度是地速(图3-5)。
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图3-5 产生偏流后的速度三角形示意图
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空速(V):飞机相对空气运动的速度;
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风速(U):空气相对地面运动的速度;
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地速(W):飞机相对地面运动的速度;
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偏流角(P):空速与地速的夹角。
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如果飞机在侧风飞行中,飞机有偏流;但没有侧滑。
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(2)风对上升的影响
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逆风起飞上升时,飞机除与空气有相对运动外,还随气团(风)一起移动。逆风上升与无风时相比,飞机的上升角增大,地速减小。但是,同样的时间,上升的高度相同(上升率不变)。相反,顺风上升时,则上升角减小,地速增大。
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(3)上长气流对上升的影响
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飞机在上升气流中上升时,一面沿速度方向前进,一面随上升气流向上移动。所以,上升角及上升率都增大了。相反,飞机若在下降气流中上升时,则飞机的上升角及上升率都要减小。
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(二)风对起落航线二、四边的影响
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起落航线的二、四边是在侧风中飞行的,受侧风影响,飞行轨迹会偏离航线所规定的方向。为了保持完成正规的矩形航线,飞行中必须修正飞机的航向,以使飞机的航迹沿预定的路线飞行。例如,逆风起飞左航线中,二边是右侧风。飞机的航迹将会向左偏离。四边是在左侧风中飞行,则飞机的航迹又会向右偏离。因此,二边应向右(侧风来向)修正一个偏流角;而四力应向左(侧风来向)修正一个偏流角。为了简化操纵动作,左航线飞行时,第一转弯可少转一个偏流角而提前改出,三转弯可多转一个偏流角而延迟改出,使航线二、四边的实际航迹与着陆标志线“T”字面延长线垂直。
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航线起落的第三边顺风飞行,飞机的地速等于空速与风速之和。因此,飞机的实际地速要大一些。
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(三)风对飞机下滑的影响
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1.逆风对下滑的影响
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飞机在逆风中下滑时,地速减小,飞机的下滑角增大,下滑距离缩短;反之,飞机若顺风下滑时,则地速增大、下滑角减小、下滑距离增长。但逆或顺风下滑时,对飞机的下降率并没有影响。
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为了缩短飞机的下滑距离和着陆滑地距离,为了飞机着陆安全和接地时的冲击力较小通常情况下,采用逆风下滑着陆。
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2.上升气流对下滑的影响
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飞机在上升气流中下滑时,飞机随上升气流一起向上移动,使其下降率减小,下滑减小、下滑距离增长;飞机在下降气流中下滑时,则下降率增大,下滑角增大、下滑距离缩短。
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(四)侧风对着陆下滑的影响
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1.侧风对五边下滑的影响及修正方法
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飞机在五边下滑中,由于受侧风影响,其航迹会向侧风的反方向偏离,为了保持直线下滑并对正着陆跑道,需要对侧风的影响进行修正。修正侧风对着陆下滑的影响有两种方法,即用侧滑修正和用改变航向角修正。
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用侧滑方法修正侧风影响的优点是:飞机的航迹与飞机的纵轴一致,便于根据飞机的纵轴保持飞机的运动方向;其缺点是飞机侧滑中升力小、阻力大、升阻比减小。
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用改变航向修正侧风影响的优点是:飞机不带侧滑,升阻比较大;其缺点是飞机的纵轴与航迹不一致,不便根据飞机纵轴保持飞机的运动方向。当侧风大而对五边的下滑方向影响大时,可综合作用侧滑和改变航向的方法进行修正。
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2.侧风对着陆的影响及其修正
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(1)飞机接地前
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用侧滑修正侧风对着陆下滑方向的影响时,飞机接地前应改平坡度,使两个机轮同时接地。否则会造成带坡度一侧的机轮先接地的现象。
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用改变航向修正侧风对着陆下滑方向的影响时,飞机接地前应柔和转舵,使飞机纵轴与陆跑道方向平行一致,以免飞机纵轴与运动方向不一致而形成带偏流接地。
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(2)带偏流接地的修正方法
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如修正侧风不当而造成飞机带偏流接地时,会由于飞机的运动方向与纵轴不一致而造成飞机着陆跳跃。所以,在飞机带偏流接地的瞬间,应及时向偏流的方向蹬舵修正,使机头转向偏流方向,以求飞机纵轴与运动方向趋于一致,进入正常着陆滑跑。
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(3)着陆滑跑中修正侧风影响
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飞机在着陆滑跑中,由于侧风的影响,滑跑方面将难于保持。所以,当飞机接地后的滑跑中侧风欲使方向偏离时,飞行员应及时修正,随时保证滑跑方向。
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飞机在着陆滑跑中,侧风作用于垂直尾翼而使飞机向侧风一方偏转,而侧风作用于侧风来向一边的机翼上反角,使飞机向另一侧倾斜。因此,在滑跑中还要注意用压杆的方法制止飞机的倾斜。
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二、气温对飞行的影响
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(一)气温对飞机动力的影响
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气温升高后,空气密度减小,发动机动率降低,螺旋桨的拉力减小,因此夏季飞行时,保持同样的速度,发动机转速就要比冬季稍大些。
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冬季飞行时,因气温较低、空气密度较大,发动机的功率也大,但是,发动机的加速性变差,冷却增快。飞机长时间下滑时,要注意检查发动机的温度,不使过低。起飞加油门时,动作要柔和,防止加油门过快、过粗而造成发动机停车。
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(二)气温对平飞性能的影响
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1.真空速
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真空速是指飞机在空气的相对运动速度。飞行员是根据空速表的指示来保持飞行速度的。在非标准大气情况空速表所指示的空速(表速)有误差。
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当气温升高、大气密度减小,此时,空速表所指示的表速小于真空速。
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2.气温对平飞性能的影响
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当气温升高时空气密度变小,飞机的最小平飞真空速增大,而表速指示没有变化。
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当气温升高时空气密度变小,一方面发动机功率降低,螺旋桨的可用拉力降低。另一方面飞机阻力和升力也随之降低。所以,气温升高,最小平飞真空速提高,最大平飞真空速变化不大。飞行速度范围变小。
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(三)气温对上升性能的影响
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气温上升后,上升角和上升率减小,上升性能变坏。升限也随这降低。起飞滑跑时增速较慢,滑跑距离增长,要注意防止过早抬前轮,以免飞机离地速度过小。同时,注意保持好规定的上升速度,勿使过小。
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(四)气温对下滑性能的影响
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闭油门下滑时,气温改变,各迎角的升阻比不变,飞机的下滑角也不变。用有利迎角下滑的下滑角仍最小、下滑距离仍最远。
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气温升高后,空气密度降低,各迎角所对应的下滑真空速增大,故引起飞机的下降率增大,最小下降率也相应增大。
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第四章 手动比例遥控系统
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第一节 手动比例遥控系统组成
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一、发射机
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Futaba 8FG Super十四通道发射机(图4-1)可适用于模型飞机与地面模型(船、车、机器人)等。该设备可以选择FASST-2.4G 7通道模式与多通道模式来发射信号。该设备所采用FASST-2.4G模式具有唯一的ID识别码,可以避免其他FASST设备的干扰,具有失控保护功能。该设备可通过SD卡贮存模型数据或系统升级,具用教练功能接口,可通过电缆连接教练和学生的发射机,用于学习飞行,该设备可与多种接收机联用,可以广泛地应用于初学者和职业选手。
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图4-1 Futaba 8FG Super发射机外观图
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Futaba 8FG Super发射机规格如下:
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操控系统:2杆14通道;FASST-2.4G设备。
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发射频率:2.4GHz。
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调制方式:2.4G 7通道或2.4G多通道可选。
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供电电源:7.2V HT6F1 700B镍氢电池组。
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二、接收机
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Futaba 8FG Super发射机能与多种接收机匹配,原机所带的R6 208SB接收机(图4-2)具有双天线接收、常规模式与高速模式可选。在常规模式下接受任何类型的输出速率为14ms的舵机和外设,在高速模式下仅限于1~6通道输出速率为7ms的数字舵机,在高速模式下,除1~6通道以外的其他通道仍然允许使用输出速率为14ms的舵机。具体规格为:FASST-2.4G设备、双无线接收、3.7~7.3V电池供电。重量为13.8g,尺寸为24.9mm×47.3mm×14.3mm。
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图4-2 R6208SB接收机
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三、伺服舵机
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(一)数字舵机
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舵机型号:S9252(标准)
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控制系统:脉冲宽度控制,中心1.52ms
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供电设备:4.8V(来自接收机)
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输出扭矩:6.6kg/cm(电压4.8V时)
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运转速度:0.16sec/60°(电压4.8V时)
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体积:40.4mm×19.8mm×36mm
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重量:50g
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(二)标准数字舵机
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舵机类型:S3003(标准)
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控制系统:脉冲宽度控制,中心1.52ms
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供电设备:4.8V(来自接收机)
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输出扭矩:3.2kg/cm
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运转速度:0.23sec/60°
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体积:40.4mm×19.8mm×36mm
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重量:37.2g
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第二节 遥控发射机的设置
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一、8FG Super发射机的结构
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(一)天线
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天线是发射机指令的发出部件,与所有的无线电发射机一样,信号最强的区域是发射天线的侧边,所以在使用时,天线最好侧边对接接收机(图4-5),不要将天线指向模型。同时,在飞行操作时,不要手握天线,这样会降低发射机的信号质量。
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图4-5 使用发射机的天线方向
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(二)状态灯显示
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发射机的状态是通过“T8FG SUPER”标志下方左右两侧的LED灯显示的。
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左侧LED显示“非默认模式”的警告,当该LED处于闪烁时,表明当开启发射机电源时,有某个开关处于激活状态。
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右侧LED显示无线电波是否处于发射状态,该LED熄灭时,表明没有无线电波发射,灯亮时,表明无线电波发射正常。
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(三)硬件开关
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SA:短柄,三段切换。
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SB:长柄,三段切换。
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SC:长柄,三段切换。
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SD:短柄,三段切换。
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SE:短柄,三段切换。
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SF:长柄,二段切换。
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SG:短柄,三段切换。
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SH:长柄,二段回弹。
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(四)旋钮LD与RD
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旋钮LD与RD(图4-6)可以作为模拟输入使用。当旋钮旋转到中点位置时,T8FGS发射机会发出提示音,您可以在任意一个混控功能设置界面中选择旋钮并定义其操作方向。
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图4-6 旋钮LD与RD
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(五)拨动杆
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T8FGS发射机上左右两侧各有一个拨动杆,即左侧LS和右侧RS(图4-7),该拨动杆可以作为模拟输入使用,当拨动杆拨到中点位置时,T8FGS发射机会发出提示音,您可以在任意一个混控功能设置界面中选择旋钮并定义其操作方向。
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图4-7 拨动杆LS和RS
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(六)数字微调
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该发射机上有4个数字微调键(图4-8),每拨动一次微调键时,微调值步进一次,同时伴随有提示音。如果连续拨动它,微调值也会快速步进。当微调值回到中点时,提示音会发生变化,可以在屏幕上实时监测微调值的变化。
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图4-8 数字微调
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你可以在连接菜单[LINKAGE MENU]中的T1~T4设置界面中选择显示在屏幕上的微调值与单位显示,注意:设置好的微调值即使发射机断电也不会复位。
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(七)触摸式操作盘及其操作
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发射机的设置基本上是通过发射机右下角的触摸式操作盘(图4-9)来实现的,在操作盘上,有5个点位,中间为“RTN”,下部为“S1”,上部为“LNK”,左侧为“SYS”,右侧为“MDL”。触摸不同的点位会有不同的效果(表4-1),
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图4-9 触摸式操作盘
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表4-1 发射机触摸式操作盘的操作效果
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退出设置屏幕:在某个设置屏幕上结束操作并返回到菜单屏幕时,需要移动光标到该屏幕的标题选项上并长按RTN键。要返回主屏幕,需要长按S1键。从菜单屏幕返回到主屏幕也可以移动光标到该屏幕上方的标题上并长按RTN键。
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注意:触摸盘可能会受到来自汽油引擎产生的火花噪音干扰而误动作,请要使用发射机时远离噪音源。
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二、接收系统及其与舵机联接
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(一)R6208SB接收机工作模式的设置
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R6208SB接收机有两种工作模式,即常规模式和高速模式。在常规模式下,能够使用任何输出频率在14ms的舵机和外设,而在高速模式下,只能在1~6通道上使用频率在7ms的数字舵机,7、8通道仍可使用输出频率在14ms的舵机常规模式和高速模式的设定步骤具体如下:
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①关闭接收机电源。
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②按住连接/模式[Link/Mode]按钮并开启接收机电源,长按该按钮一秒钟,LED灯开始闪烁表示接收机已经通电。
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③松开连接/模式[Link/Mode]按钮。
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④关闭接收机电源。
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接收机工作模式的确认方法是通过开启接收机电源后通过观察LED灯显示状态来确认工作模式,在确认周围没有处于FASST模式的发射机工作情况下,开启接收机电源,红色LED灯常亮,表示处于“常规模式”。LED灯一开始处于绿色和红色交替闪烁(可能混色成橙色),此时接收机处于“高速模式”,两秒钟后,LED灯变为红色常亮。
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如果附近有处于FASST模式的发射机要工作,LED灯会在改变模式之前以短暂状态显示以下内容:
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红色常亮:无信号
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绿色常亮:正在接收信号
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绿色闪烁:正在接收信号,但是ID码无法配对。
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(二)接收机与舵机的连接
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1.常规连接
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接收机与舵机的连接参见图4-10。在7通道模式下,对固定翼飞机而言,端口的分配为:
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图4-10 接收机与舵机的常规连接方法
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一通道:副翼
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二通道:升降
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三通道:油门
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四通道:方向
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五通道:自定义
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六通道:自定义
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七通道:自定义
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注意:在7通道模式下,第8通道是不可用的,不能连接舵机或其他外设。
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2.S.BUS系统
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与传统的无线电控制不同,S.BUS系统使用的是数字通信技术在接收机与舵机和其他S.BUS兼容的设备之间传输信号。这些数据包括诸如“使3通道的舵机转动15°,使通道舵机转动30°”等多重命令,而每个S.BUS设备只执行属于它自己通道的命令,因此一条信号线上便可以连接多个舵机。具体连接方法如图4-11。
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图4-11 S.SUB系统的连接方式
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注意:在S.BUS系统连接时,可以同时使用模拟舵机。当使用机身电池组供电(不使用专用接收机电池组)时,应使用带电源线的S.BUS扩展器。
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在使用S.BUS系统时,以R6208SB接收机为例,对通道需进行以下设置:
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首先把附件的短插头(图4-12)插到接收机的数据接口,然后按照你所想要设置的通道对应连接S.BUS舵机到常规系统的输出接口上(表4-2),开启接收机电源,模式A的通道设置立刻就完成了,当需要切换到模式B时,按住连接/模式[Link/Mode]键直到LED灯交替闪烁红色和绿色时,模式B的通道设置就完成了。注意:LED灯闪烁对应的设置模式是:
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图4-12 R6208SB接收机与短接插头
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模式A:红色闪烁3次。
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模式B:绿色闪烁3次。
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设置完成后,关闭接收器。
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表4-2 通道设置接口方式
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(三)R6208SB接收机与发射机配对
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每一个发射机都有一个唯一的ID识别码,要正常工作,接收机必需和发射机进行ID码配对,一旦配对成功,码就会存贮在接收机中,除非接收机和另外一个发射机进行配对使用,否则以后使用就不再需要进行ID配对这一步骤。具体的配对步骤为:
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①把发射机和接收机放在一起(距离小于1m)。
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②开启发射机电源。
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③检查发射机正面的LED指示信号,当右侧LED灯亮时,表示无线电信号发射机工作正常。
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④开启接收机电源。
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⑤按住连接/模式[Link/Mode]按钮大于2s,然后松开按钮,接收机开始进行ID码配对工作。
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⑥当ID码配对完成后,接收机的LED灯会变成绿色常亮,然后确认舵机可以通过发射机进行正常控制。
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在配对过程中,LED灯的显示含义如下:
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红色常亮:无信号。
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绿色常亮:正在接收信号。
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绿色闪烁:正在接收信号,但是ID码无法配对。
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配对完成后,请开关接收机电源几次,以检查接收机确实与发射机配对成功,接收机处于发射机控制之中。
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注意:如果在配对过程中,你周围有许多处于工作状态的FASST系统,有可能会导致接收机不能正常与你的发射机配对,如果出现这种情况,即使接收机的LED灯维持在绿色常亮状态,接收机也很有可能与别人的发射机配上对,所以,配对成功后,要反复检查你的接收机上的舵机是否处于你发射机的控制之下。
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三、Futaba 8FG Super发射机的设置内容
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1.主屏幕
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主屏幕有两种显示形式,一种常规显示方式(图4-13),另一种是大尺寸计时器显示方式(图4-14)。
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图4-13 主屏幕及显示内容
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图4-14 大尺寸计时器显示屏幕
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2.系统菜单
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在系统菜单中(图4-15),有8项子菜单:
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图4-15 系统菜单设置界面
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[TRAINER]:教练,教练功能设置
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[DISPLAY]:显示,液晶屏显示设置
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[USER NAME]:用户名,用户名注册
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[SOUND]:提示音,警告提示音设置
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[H/W SET]:硬件设置,硬件
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[START SEL.]:开机选项,开机选
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[AOTO LOCK]:自动锁
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[INFO]:信息
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3.连接菜单
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连接菜单共有14项内容,分别是:
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[SERVO]:舵机,显示舵机测试和操作位置
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[MODEL SEL.]:模型选择,包括模型添加、调用、删除、拷贝、模型名称设定
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[MODEL TYPE]:模型类型,包括模型类型、机翼类型、斜盘类型等选择
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[FREQUENCY]:频率,包括FASST类型选择和区域选择
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[FUNCTION]:功能,可改变每个功能的通道分配
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[SUB-TRIM]:微调,调整各舵机的中点位置
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[REVERSE]:反向,调整舵机运转方向
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[FAIL SAFE]:失控保护,失控保护功能和电池失控保护功能设定
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[END POINT]:行程调整,舵机行程调整
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[THR CUT]:熄火设置,安全方便地使引擎熄火(只适用于固定翼和直升机)
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[IDLE DOWN]:怠速设置,降低引擎的怠速(只适用于固定翼和直升机)
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[T1~T4 SET.]:数字微调,数字微调的控制步长和模式选择
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[WARNING]:警告,常规设置中的混合警告
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[DATA RESET]:数据重置,模型内存设置数据清零(按项目)
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4.模型菜单
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模型菜单有13项子菜单,即:
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[SERVO]:舵机,显示舵机测试和操作位置
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[DUAL RATE]:大小舵,可以控制操作杆的动作比例
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[PROG.MIX]:程序混控
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[PIT CURVE]:螺矩曲线
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[THR CURVE]:油门曲线
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[THR DELAY]:油门延迟
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[AIL→RUD]:副翼方向混合
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[RUD→AIL]:方向副翼混合
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[RUD→ELE]:方向升降混合
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[SNAP ROLL]:快滚
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[FUEL MIX]:燃油混合比
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[GYRO]:陀螺仪
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[MOTOR]:马达
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四、Futaba 8FG Super发射机的菜单设置
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(一)系统设置
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1.教练功能设置
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教练功能允许教练员选择哪个功能与通道用于教练,这样就能根据学员的技术水平进行针对性训练。两台发射机必须通过教练线相连,且教练员的发射机应设置为教练工作模式,即,当教练员打开用作教练的硬件开关时,学员拥有对模型的控制权(如果混控[MIX]或功能[FUN]模式开启,教练员就可以在学员控制时进行纠正)。当释放硬件开关时,教练员将重新获得控制权,这在学员使飞机进入非预期状态时进行纠正十分有用。
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在混控[MIX]或功能[FUN]模式下,你可以从学员的发射机中选择通道的输入数据,这些选项可以使教练员和学员使用不同的接收机、发射机等。
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在使用教练系统操作飞翼飞机时,还可以在混控[MIX]或功能[FUN]模式下使用虚拟通道(VC)。当T8FG作为学员发射机时,不能使用教练功能。
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在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“TRAINER”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入教练功能设置界面(图4-16),该设置有4页,两部分内容,一部分是通道设置,另一部分是激活、使用的硬件开关和通道模式:
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图4-16 教练设置界面
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第一部分有3页,主要是通道设置,有4项,一是道通名称[INH],二是模式[MODE],三是比率[RATE],四是学员通道[STU.CH]。
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在模式[MODE]栏中有4个选项:
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[OFF]:处于该模式表示该通道只有教练员端可以使用。
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[FUNC]:模式受学员发射机信号控制,并且学员发射机拥有教练端设置的功能(重置学员的模型数据到默认状态)。
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[NORM]:模型受学员发射机信号控制。
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[MIX]:模型受学员和教练员发射机信号共同控制(重置学员的模型数据到默认状态)。
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状态在[OFF]和[NORM]时,比率[RATE]和学员通道[STU.CH]不需设定;状态在[FUNC]和[MIX]时,需设定比率[RATE]和学员通道[STU.CH]。其中:
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比率[RATE]是涉及学员端操作舵机的行程,在0~100之间。
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学员通道[STU.CH]是设定学员端所使用的通道。
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第二部分是激活、使用的硬件开关和通道模式。具体设定的方法是在系统菜单下,轻触触摸盘上的“S1”3次,到该项设置界面(图4-17)。该页共有3项。
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图4-17 教练界面设置(续)
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[ACT]:该项设置是是否激活教练功能,有两个选项:[OFF]是不激活教练功能,当发射机用于学员端时,不能激活教练功能。在不激活教练功能情况下,前面的通道设置都不再起作用。[INH]是激活教练功能,只有在激活教练功能的情况下,前面的通道设置才有用。
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[sw]:硬件开关选项,即选择一个硬件开关,来控制教练功能的开与关。具体的设置方法是将光标移动到硬件开关选择项[sw]后的开关名称上,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入硬件开关选择界面(图4-18)。在触摸式操作盘滑动,将光标移动到你所在选择的硬件开关名称上,轻触触摸盘上的“RNT”键,此时,屏幕右侧的ON/OFF闪烁,再轻触触摸盘上的“RNT”,进入该开关的设置界面,在硬件开关设置界面中设置为[ON]的位置,即开启教练功能,在[OFF]位置,即关闭教练功能,当选择了交替开启[ALTERNATE ON],教练功能的开启与关闭将随每一次硬件开关的位置切换而改变,当使用的是硬件回弹开关[SH]时,也允许进行开启/关闭的切换。
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图4-18 硬件开关选择界面
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注意:在教练模式下,直到教练发射机收到学员发射机信号以后才能开启教练功能,在连接教练线以后,一定要确定这一点。
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[12/8CH]:该项是设定学员使用通道数,当学员使用T8FGS(MLT2模式)、T14MZ、T12Z、T12F或FX-40型号发射机时,选择12通道[12CH],否则选择8通道[8CH]。
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2.屏幕显示设置
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该项主要用于屏幕背光的设置。有3项内容,即对比度[CONTRAST]、亮度[BRIGHTNESS]和背光关闭时间。具体的设定方法为:
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在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“DISPLAY”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入显示设置界面(图4-19),将光标移动到相应位置,可以设定不同显示方式,其中对比度[CONTRAST]范围为1~15,系统默认值为5。亮度[BRIGHTNESS]范围为[OFF]和1~20,系统默认值为10,当亮度设为[OFF]时,没有背光。背光关闭时间[OFF TIMER]范围为[OFF]和10~240s(每10s递增),系统默认值为10s,当设为[OFF]时,背光不会自动关闭。注意:当光标在设定值上,上按“RTN”键,系统会回到默认值。
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图4-19 屏幕显示设置界面
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3.用户名设置
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该功能允许模型操控者改变T8FGS的用户名,注意:用户名最多支持10个字符,包括空格。具体的设置方法为:
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在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“USER NAME”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入用户名设置界面(图4-20)。
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图4-20 用户名设置界面
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该界面上,在用户名(候选字符)最前端有一光标地闪动,用户名下方是编辑键,[CANCEL]为放弃,[ENTER]为确定,“←”“→”为移动光标(移动用户名最前端的闪动光标),[DELETE]为删除字符(删除闪动光标后的字符)。如果在改动用户名,具体的操作方法为,在用户名设置界面上,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到删除[DELETE]项,单击“RTN”键,将原有的用户名全部删除,然后,移动光标到右侧的字符栏需要输入的字符上,点击“RTN”键,该字符即输入到用户名栏上,依次将需要输入的字符输入完毕,将光标移动到编辑栏的确定[ENTER]上,单击“RTN”键,即完成用户名输入。
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4.提示音设置
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该功能允许设置T8FGS的各种警告提示,共有4种,即计时器、报警、其他提示音和低电压提示音。具体设置方法为:
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在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“SOUND”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入提示音设置界面(图4-21)。其中:
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图4-21 提示音设置界面
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[TIMER]:计时器提示,当设为[ON]时,计时器会按计时器设定的时间提示,设为[OFF]时不再提示。
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[WARMING]:警告提示,当设为[ON]时,长时间未操作(30min),混控警告与低电压都会有声音提示,当设为[OFF]时,不再提示。
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[OTHER SOUND]:其他提示,当设为[ON]时,除以上提示外的其他提示,都会声音提示,当设为[OFF]时不再提示。
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[LOW BATTERY]:低电压提示,该值设置范围为6.0~7.4V,当低于发射机电池电压低于设定值时,如果警告提示设为[ON],则有声音提示,并且主屏幕右上角的电压值会出现闪烁。如果警告提示为[OFF]则没有声音提示,仅主屏幕右上角的电压值会出现闪烁。
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5.硬件开关设置
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硬件开关设置是对所有硬件开关进行设置,包括硬件开关的正/反方向,摇杆模式和摇杆校准等内容。具体设置方法为:
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在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“H/W SET”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入硬件开关设置界面(图4-22)。其中[H/W REVERSE]:为硬件开关反转,它可能设定任意一个硬件开关的方向,将光标移动到该项上,单击“RTN”键,进入硬件开关方向反转设置界面(图4-23),将光标移动到需要设定的通道上,该设置有两个选项,一是正向[NORM],二是反向[REV]。
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图4-22 硬件开关设置界面
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图4-23 硬件开关方向反转设置界面
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[STICK MODE]:该设置是设定摇杆的模式,即摇杆控制的通道,该系统共有4种摇杆模式(表4-3)可供选择,当选择不同的模式时,摇杆的作用不大相同。
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表4-3 不同摇杆模式的摇杆功能
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摇杆模式设定的具体方法是:在硬件开关设置[H/W SET]菜单下,将光标移动到“STICK MODE”项,单击“RTN”键,系统会进入“STICK MODE”设置菜单(图4-24),再将光标移动到MODE1项,选择所需要的模式即可。
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图4-24 摇杆模式设定界面
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[CALIBRATION]:该项是校准项,具体校准方法是:在摇杆校准[CALIBRATION]界面(图4-25)上移动光标到J3-J4位置,单击“RTN”键,当屏幕出现“SET NEUTRAL(RTN 1 sec)”(图4-26)时,长按“RTN”键,此时校准点会移到右下角(图4-27a)。移动摇杆完全到右下角直至提示音响起,此时校准点会移到左上角(图4-27b),再移动摇杆完全到左上角直至提示音响起。此时屏幕上出现完成字样[COMPLETED](图4-28),表明J3-J4摇杆校准完毕。J1-J2摇杆按此方法校准。
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图4-25 摇杆校准界面
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图4-26 J3-J4摇杆校准位置
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图4-27a 校准点在右下角位置
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图4-27b 校准点在左上角位置
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图4-28 J3-J4摇杆校准完成界面
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6.启动选项[START SEL.]设置
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启动选项设置是当发射机开启时,是否选择模型的类型,具体设置方法为:在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“START SEL.”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入启动选项设置界面(图4-29)。将光标移动到模型[MODE]选择项后,设置启动时模型选择方式,系统设定的启动时模型选择方式有3种:
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图4-29 启动选项设置界面
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当设置为“OFF”时,起动时不提示选择模型。
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设置为“MODEL SEL.”时,后面有两个选项,如果选择“MDL”,则启动时,系统会自动选择模型菜单[MDL]中设定的模型,如果选择“ALWAYS”项,则会在启动时屏幕首先出现系统中设定的所有模型,选择一个将要执行的模型,单击“RTN”即可进入主屏幕。
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设置为“QUICK SEL.”时,后面有两个选项,如果选择“MDL”,则启动时,系统会自动选择模型菜单[MDL]中设定的模型,如果选择“ALWAYS”项,系统将会在“LNK”“MDL”“S1”和“SYS”点位处,预先选择好模型,当启动时,屏幕首先出现一个快速选择模型的点位,双击此点位,即可选择模型。
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7.自动键盘锁设置
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在操作过程中,可利用该功能自动锁闭键盘,防止误操作。具体设置方法是,在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“AUTO LOCK”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入自动键盘锁设置界面(图4-30)。自动键盘锁有两种锁闭方式,第一种方式是通过计时器进行键盘自动锁闭,第二种方式是开机时自动锁闭。两种方式的具体设置方法为:
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图4-30 自动键盘锁设置界面
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在自动键盘锁设置界面将光标移动到计时器自动锁闭项[LOCK TIMER],其中有两个选项,当设置为“OFF”时,不自动锁闭键盘,选择时间(范围为1~30s)时,键盘将在计时器开启的设定秒数时,键盘自动锁闭。
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在自动键盘锁设置界面将光标移动到开启自动锁闭[START LOCK]项,其中有两个选项,一个是“OFF”,即不自动锁闭键盘,另一个是“ON”,即开机后,键盘被自动锁闭。
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如果想开启键盘,长按“S1”即可开启键盘。
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8.信息[INFO]
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信息[INFO]菜单主要提供发射机的一些必要信息,其中能更改的选项只有语言[LANGUAGE]。信息菜单的具体操作方法为:在系统菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“INFO”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入信息界面(图4-31)。在该界面中,显示产品编号[PRODUCT]、语言类型[LANGUAGE]、软件版本[VERSION]、适用地区[AREA]、存贮卡信息[CARD SIZE]。该版本的适用地区为亚洲。在这个界面上,只有语言[LANGUAGE]可以更改,在该版本中,可将语言设置为:英语、日语、德语、丹麦语、法语、西班牙语、捷克语、俄语、意大利语等。很遗憾该版本中没有汉语,这给发射机的设置带来了很大不便。
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图4-31 信息界面
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(二)连接菜单设置
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1.舵机测试
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舵机测试主要有移动[MOVING]测试和中心位[NEUTRAL]测试两种,移动测试是测试舵机的行程范围,中心位测试是测试舵机在不加信号的中心位位置。具体的操作方法是,在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“SERVO”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入舵机测试界面(图4-33),再将光标移动到“SERVO”后的选项上,有3个选择:
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图4-33 舵机测试界面
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[OFF]:手工测试,在该模式下,可通过操作摇杆或其他硬件开关,测试舵机的运行情况。在其他测试情况下,设定[OFF]可停止舵机测试。
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[MOVING]:舵机行程测试。注意:选择该选项后,所有舵机会反复往复转动,你可能观察舵机的运行情况,以便调整舵机。
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[NEUTRAL]:舵机中心位测试,即不加信号情况下,舵机停止的位置。
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注意:在该界面右上角的DG1和DG2,分别代表硬件开关SA和SD。
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2.模型选择设置
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(1)选择存贮位置
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在该系统中,模型数据可以存贮在发射机的内置存贮器[TX]中,也可以存放在SD卡[CAED]中,也可以选择新建模型[NEW]。具体的操作方法中,在模型选择菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到屏幕左侧的“TX”项上,单击“RTN”键,更改存贮器位置,当发射机中没有SD卡时,屏幕上不出现“TX”字样。选择好存贮位置后,存贮器中存在的模型数据会列在模型列表中。
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(2)载入模型数据
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将光标移动到模型列表中需要选择的模型名称上,单击“RTN”键,系统出现确认界面(图4-35),光标放在[SELECT]上长按“RTN”即可将该模型数据载入发射机内存中。
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图4-35 模型选择确认界面
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在该界面上,也可以进行更改模型名称[RENAME]、复制该模型数据到另一个模型中[COPY]、在模型列中删除该模型[DELETE]。
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注意:当前使用的模型不能被删除。
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(3)新建模型数据
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在模型选择菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到屏幕左侧的“NEW”项上,单击“RTN”键,系统要求长按“RTN”键一秒钟(图4-36)。系统进入模型类型设置界面。
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图4-36 确认新建模型数据界面
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3.模型类型设置
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(1)模型类型[TYPE]设置
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将光标移动到类型[TYPE]后的选项上,单击“RTN”键,选择模型的类型,在该选项中,有3种类型,一是固定翼[AIRPLANE],二是直升机[HELICOPTER],三是滑翔机[GLIDER]。这里以固定翼模型为主进行设置介绍,其他类型请参阅有关说明书。
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选择固定翼模型[AIRPLANE]后,再设定机翼类型。将光标移动到机翼[WING]后的选项上,机翼有两个选项,一是普通型[NORMAL],二是飞翼(无尾翼)类型[FLYING WING]。这里以普通型为例进行介绍。
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(2)机翼类型[WING]设置
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机翼选择普通型后,下面是副翼类型,副翼类型有4个选项,一是单副翼[1AIL](图4-38),二是双副翼[2AIL](图4-39),三是双副翼+一襟翼[2AIL+1FLP](图4-40),四是双副翼+二襟翼[2AIL+2FLP](图4-41)。
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图4-38 单副翼
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图4-39 双副翼
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图4-40 双副翼+一襟翼
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图4-41 双副翼+二襟翼
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(3)尾翼类型[TAIL]设置
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副翼类型选择完成后,再将光标移到尾翼[TAIL]类型上,尾翼类型有3种,一是普通尾翼[NORMAL],二是V形尾翼[V-TAIL],三是升降舵混合尾翼[AILEVATOR](图3-42)。
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图4-42 3种不同类型的尾翼结构
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4.频率设置
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在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“FREQUENCY”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入频率设置界面(图4-43)。频率设置有两项内容,一个是使用区域,
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[AREA],另一个是FASST模式。使用区域设置有两个选项,如果是在法国使用,选“FRANCE”,其他地区选“GENERAL”即可。FASST模式有MLT2、MULT和7CH 3种。
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图4-43 频率设置界面
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当MLT2模式被选择后,12个比例通道模式被激活,在该模式中,1~12通道在功能[FUNCTION]、中心点微调[SUB-TRIM]、舵机反向[SERVOREVERSE]、失控保护[FAIL SAFE]、行程调整[END-POINT]、教练[TRAINER]屏幕中是可以设置的,在该模式中,虚拟通道是不能使用的;当MULT模式被选择后,可以激活8个比例通道与4个虚拟通道;选择7CH模式时,第8通道不可用。
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5.功能设置
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(1)功能更改
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在功能菜单下,将光标移到需要设置的通道上,可改变通道的名称、控制硬件和微调硬件开关。
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通道名称是选择项,系统预置了19个名称可供选择,它们是:
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AILERON:副翼
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ELEVATOR:俯仰
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THROTTLE:油门
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RUDDER:方向舵
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GEAR:设备
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AILERON2:副翼2
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FUEL MIX:油针混合
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GYRO:陀螺仪
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GYRO2:陀螺仪2
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GYRO3:陀螺仪3
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CAMBER:机翼曲面
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MOTOR:马达
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VPP:可变螺距螺旋浆模式
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AUXILIARY6:备用6
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AUXILIARY5:备用5
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AUXILIARY4:备用4
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AUXILIARY3:备用3
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AUXILIARY2:备用2
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AUXILIARY1:备用1
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(2)操作控制更改
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控制硬件(摇杆、开关等)的更改方法是将光标移动到需要改动的项目上,单击“RTN”键,屏幕上会出现一个硬件选择界面(图4-45),将光标移动到所选择的硬件开关上,轻击“RTN”键即可。
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图4-45 硬件开关选择界面
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(3)微调设置
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每一个通道都有一个微调[TRIM]硬件开关,如果要改变,可将光标移动到所要更改通道的微调项,轻击“RTN”键,屏幕上会出现微调硬件选择设置界面(图4-46),与硬件开关选择界面不同的是,在屏幕的右侧有比例[RATE]和模式[MODE]两个设置项,选择好微调的硬件开关后,还需要设定硬件开关进行微调的比例,系统默认值为30%,可在-150%~+150%之间调整。微调模式有两个选项,一个是普通模式[NORMAL],另一个是非线性模式[ATL]。普通模式是线性微调,即在所有地方的调节变化量都一致,非线性模式是中立点位置附近微调的变化量最大,一般用于油门的微调控制。
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图4-46 微调硬件选择设置界面
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注意:数字通道没有微调功能。
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(4)通道交换
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通道交换是指两个通道进行功能交换。具体的操作方法是在功能菜单下,将光标移动到通道的序号上,轻击“RTN”键,然后滑动改变序号,输入要交换的通道序号后,轻击“RTN”键,通道交换完成。注意:通道交换后,该通道的所有数据均被交换通道替代。
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6.副微调设置
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副微调设置是设置每一个舵机的中立点位置。当模型的连接杆已经安装完毕的情况下,利用副微调设置可精细地调整各个舵机的中立点位置,具体的操作方法是:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“SUB-TRIM”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入副微调设置界面(图4-47)。将光标移动需要调整通道后的数字上,单击“RTN”键,然后滑动触摸式操作盘,改变数字,完成后,轻击“RTN”即可。
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图4-47 副微调设置界面
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注意:在调整过程中,要严密监视舵机的变化,调整到最佳状态,这样可在飞行过程中耗电最少。
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7.反向设置
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即舵机的反向设置,也就是舵机响应控制摇杆的动作方向。在制作一个新的模型后,首先必须检查每一个舵机是否插在正确的收接机通道上,然后拨动摇杆来观察舵机动作,确定是否需要将某一通道设置为反向。如果需要时,具体的设置方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“REVERSE”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入反向设置界面(图4-48)。将光标移动到需要反向设置的通道上,改变设置即可。注意:屏幕的显示内容限FASST模式的设置不同而不同。在反向设置中有两个选项。“NORMAL”为正向,“REV”为反向。除进行舵机设置外,还可以对两个数字通道进行正反向设置。设置完成了,再仔细检查舵机,确定舵机方向正确。
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图4-48 反向设置界面
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8.失控保护设置
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失控保护功能用于在发射机信息被干扰的情况下,舵机自动转向指定位置。该设置有两种模式,一种是“保持”,即保持舵机最后的操作状态位置,另一种是舵机转向指定的位置。每一个通道都可以设定这两种模式的任意一种。注意:在FASST 7通道模式下,仅第3通道可以设定失控保护。
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同时,该系统也可以提供高级电池监控功能,当接收机电量较少时,每个舵机都可以移动到预设的失控保护位置。电池失控保护可以由一个预设的无线信号控制启动(缺省为油门杆)。注意:一旦进入失控保护,不能再继续飞行,须立刻降落。在FASST 7通道模式下,不能设置电池保护功能。
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失控保护的具体设置方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“FAIL SAFE”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入失控保护设置界面(图4-49)。
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图4-49 失控保护设置界面
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每个通道后有3项,一个是“F/S”,即失控保护,它有两个选项,一个是“HOLD”,即保持,保持舵机最后的操作状态位置,另一个是“F/S”,即失控后舵机转向指定的位置,当通道设置为“F/S”时,最后的“POS”项处于可设定状态;第二个是“B.F/S”,即电池失控保护,它有两个选项,一个时“OFF”,即不设定电池保护功能,另一个是“ON”,即设定电池保护功能,当电池保护功能设置为“ON”时,最后的“POS”项处于可设定状态;第三个是“POS”,即失控位置设定,注意:失控保护位置和电池保护位置是同一位置。
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设定方法为:将光标移动到需要设置的通道后相应的项目上,设置即可。在“POS”设定时,将光标放在设定值上(初始为+0%),将相应的操作杆、旋钮、滑杆等放在需要设定的位置,长按“RTN”键一秒种,听到提示音即可松开,此时,操作杆所在的位置即被设定。注意:该值是按-100%~+100%之间(当中立位改变时,此值范围可能会变化),中间位是+0%。
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当进入电池保护时,如果要释放电池保护功能,可设定一个硬件开关,具体的操作方法是,将光标移动到失控保护设置功能的最后一页(图4-50),将光标移动到“--”上进入硬件开关选择界面(图4-45),选择所需的硬件开关,以选择“SB”开关为例,选择“SB”开关之后,在屏幕的右侧出现一个“ON/OFF”的字样,光标会自动移到该字样上,轻触“RNT”键,进入该硬件开关的功能设定界面(图4-51),由于该开关有3个位置,将光标移动到欲将某位置设为“开”的位置上,轻触“RNT”键,改变开关状态即可,注意:位置前的三角表示目前开关所处的位置。
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图4-50 电池失控保护释放设置界面
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图4-51 电池失控保护释放开关位置设置界面
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9.舵机行程设置
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舵机行程设置功能是可能调节舵机的左右行程,允许左右不同的行程,用来纠正机械连接上的缺陷。每个方向的行程范围可以在30%~140%之间调整,舵机行程的截止点可以在0%~155%之间设定。具体的设置方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“END POINT”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入舵机行程设置界面(图4-52)。
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图4-52 舵机行程设置界面
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将光标移动需要设置舵机行程的通道上,轻触“RNT”键,然后在触摸式操作盘上滑动,变改数值即可。注意:在数值输入模式下长按“RTN”键,系统会清空设定值,返回初始值。当光标放在数值上时,屏幕的左上角会提示该数值的种类,“LIMIT”为制位,“TRAVEL”为行程。
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10.油门熄火设置
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油门熄火设置是为停止发动机运转提供一个简便的方法,也就是可以在怠速状态下拨动一个硬件开关即可使发动机熄火,此功能不能在油门高位时触发,防止错误的熄火操作。具体的操作方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“FAIL SAFE”项,轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入失控保护设置界面(图4-53)。
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图4-53 失控保护设置界面
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首先将光标移动到“ACT”位置,该设置是是否激动熄火功能,有两个选项,一个是“INH”,即激活熄火功能,另一个是“OFF”,表示不激活熄火功能。“POS”熄火位置,可通过改变数值设定熄火时的油门位置。下面“SW”为硬件开关,可选择一个硬件开关,当发动机在怠速状态下时,拨动该硬件开关,可关闭发动机。硬件开关的选择与电池失控保护释放开关的选择基本相同。可参照电池失控保护释放开关的设置方法。
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该设置还可以设置成开关转换实与熄火功能,即拨动硬件开关时,发动机即熄火,具体的操作方法是在设置硬件开关位置时(图4-54),将下行的“ALTERNATE”项设为“ON”即可。
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图4-54 熄火开关位置设置界面
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11.怠速设置
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怠速设置功能是用于降低引擎转速到怠速的位置,像熄火功能一样,在油门杆处于怠速位置时,通过拨动一个硬件开关,来实现引擎怠速。该功能在油门杆高时不工作。以防止误操作造成发动机转速下降。具体的操作方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“IDLE DOWN”项(第二页面),轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入怠速设置界面(图4-55)。将光标移动到“ACT”位置,该设置是是否激动怠速功能,有两个选项,一个是“INH”,即激活熄火功能,另一个是“OFF”,表示不激活熄火功能。“OFFSET”为怠速时的油门位置,可通过改变数值设定怠速时的油门位置。下面“SW”为硬件开关,可选择一个硬件开关,当发动机在低速状态下时,拨动该硬件开关,可使发动机进入怠速运行。它与熄火设置基本相同,可参照熄火设置方法。
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图4-55 怠速设置界面
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12.数字微调T1-T4设置[T1-T4 MEMORY]
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(1)控制步长的设定
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将光标移动到欲设定开关后的步长“STEP”位置,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变步长的设定值,设定完后,轻触“RNT”键即可,如果在数据输入模式长按“RTN”键一秒钟,数据则会被清空,返回到初始值“4”状态。
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(2)显示单位设置
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将光标移动到“UNIT”选项,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定有两个选项,一个是“--”,即在主屏幕上的数值后面没有单位。另一个是“%”,即主屏幕上的数值后面以“%”作为显示单位。
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(3)微调记忆设置
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将光标移动到“T1-T4 MEMORY”选项,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定有两个选项,一个是“INH”,即禁用记忆功能,另一个是“ACT”,即激活记忆功能。当记忆功能被激活时,在主屏幕上,滑动触摸式操作盘,可光标移至数字微调的条形选框上,长按“RTN”键一秒钟,当前数字微调的滑块将复位到中点位置。当记忆功能被禁用时,在屏幕上,不能将光标移至数字微调的条形选框上,微调位置是实际微调位置。
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13.警告设置
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在固定翼模式下,警告内容有:
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油门熄火[THR CUT]
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怠速[IDLE DOWN]
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油门位置[THR POS.]
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蛇形翻滚[SNAP ROLL]
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马达位置[MOTOR POS.]
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空中刹车[AIRBRAKE]
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马达[MOTOR]
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具体的操作方法为:在连接菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“WARNING”项(第二页面),轻触触摸盘上的“RNT”,系统进入警告设置界面(图4-57)。将光标移动到欲设的项目上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,警告设定值有两个,一个是“ON”,即打开该项警告;另一个是“OFF”,即关闭该项警告。它在具体使用时,需要和系统设置中的“SOUND”联用。
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图4-57 警告设置界面
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14.数据重置
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(1)数字微调数据重置
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将光标移动到“T1-T4”项,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式(闪烁),然后长按“RTN”键一秒钟,数字微调中设置的数据全部返回到初始状态。
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(2)所有模型数据重置
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将光标移动到“ALL MODEL SETTING”项,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式(闪烁),然后长按“RTN”键一秒钟,所有当前模型内存中设置的数据全部返回到初始状态。
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(三)模型菜单设置
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1.舵机行程
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舵机行程的测试与操作与连接菜单中的舵机行程测试相同。
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2.双重比率设置
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(1)功能设置
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对固定翼飞机而言,可设置的功能有副翼[AIL]、升降[ELE]、方向[RUD]、油门[THR]和翼面曲率[CAMB]5个功能。具体的设置主法是在双重比率设置界面下,将光标移至功能项,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。该设定值有五个,即副翼[AIL]、升降[ELE]、方向[RUD]、油门[THR]和翼面曲率[CAMB]。选择好后,轻触“RNT”键即可。
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(2)左/右(上/下)比率调整
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该功能可改变摇杆或开关调节的比率,具体方法是在双重比率设置界面下,将光标移至功能后的数字项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。在改变设定值过程中,可以看到右侧的曲线会发生变化,在十字坐标上,可看到调整比率的变化,值越小,说明调节比率小,即拨动摇杆时,单位角度舵机变化的比率越小,该值从0~140之间调整,当值设定为0时,拨动摇杆,则舵机不变化。左面的数字是下(左)行程,右面的数字是上(右)行程,可分别调节。
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(3)操作曲线调整
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在双重比率设置界面下,将光标移至“EXP”后的数字项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。在改变设定值过程中,可以看到右侧的曲线会发生变化,在十字坐标上,可看到调整比率的变化,值越小,说明摇杆在中心点附近调节比率小,值越大,说明摇杆在中心点附近的调节比率大。该值范围为-100~+100之间。左面的数字是下(左)行程,右面的数字是上(右)行程,可分别调节。
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(4)中立点位置调整
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在双重比率设置界面下,将光标移至“NT”后的数字项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,在改变设定值过程中,在十字坐标上可看到中立点位置的变化情况。该值在-120~+120之间调整。
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(5)硬件开关选择
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该功能可允许操作者使用5组不同的比率、曲线和中立位模式,在操作过程中,选择不同模式,可由一个硬件开关控制。具体的设定方法为:在双重比率设置界面下,将光标移至最下端的数字下面,轻触“RNT”键,进入硬件开关选择界面,选择对应的硬件开关,硬件开关的选择方法与前面所述的其他项中硬件开关选择方法相同。
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注意:在操作过程中,硬件开关是最后者优先,即最后拨动的硬件开关处于开时,则所对应的模式会被激活。当开闭该开关时,操作模式会回到上次操作开关的模式。
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在双重比率调整菜单中,在数据输入模式下,长按“RTN”键一秒钟,原有的数据会被清空,数据返回到默认值。
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3.自定义混控
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(1)混控组设定
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本系统可允许设定5组不同的混控模式,在自定义混控界面上(图4-61)可通过任一组混控模式进入混控组设定,进入设定界面后(图4-62),按“S1”键,进入第二页面(图4-63)。将光标移到混控编号上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。该值有5个,即从1~5,代表5组混控模式。混控组别的设定也可以在图4-62的界面中设定。
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图4-63 混控综合设置界面
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(2)功能激活
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将光标移到“ACT”后的设定项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。该值有两个选项,“INH”为不激活混控,“OFF/ON”为激活混控功能(开/关功能由硬件开关控制)。
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(3)硬件开关设置
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当激活混控功能后,可选择一个硬件开关,打开或关闭混控功能。具体的操作方法是在图4-64界面上,将光标移至选择硬件开关“--”位置,轻触“RNT”键,进入硬件开关选择界面(同前),选择对应的硬件开关。注意:当不选择硬件开关时(选择“--”),也需设定开关的开启或关闭状态,具体在硬件开关选择界面右侧的“ON/OFF”设置中。这里指出,当混控功能没有被激活时,即使选择硬件开关,该开关也不起作用。
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图4-64 5点曲线设定界面
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(4)主通道设置
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在图4-64界面上,将光标移至“MASTER”项后的选项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,选择你所需要混控的主通道。
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选择主通道名称后,还需要设置主通道的链接与微调。具体的操作是,将光标移到选择的主通道名称后的“LINK”选项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定值有三个选项,一个是“OFF”,即不链接混控通道;第二个是“+”,表示主通道与从通道混控方向相同;第三个是“-”,表示主通道与从通道混控方向相反。
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设定链接后,再设定微调,具体的操作是,将光标移到选择的主通道名称后的“TRIM”选项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定值有两个选项,一个是“ON”,表示主通道与从通道共用一个微调开关(主通道微调开关),另一个是“OFF”,表示主通道与从通道不共用微调开关。
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(5)从通道设置
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在图4-64界面上,将光标移至“SLAVE”项后的选项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,选择你所需要混控的从通道。
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选择从通道名称后,还需要设置从通道的链接。具体的操作是,将光标移到选择的从通道名称后的“LINK”选项上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定值有三个选项,一个是“OFF”,即不与主通道链接混控;第二个是“+”,表示从通道与主通道混控方向相同;第三个是“-”,表示从通道与主通道混控方向相反。
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(6)线性曲线设定
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线性混控曲线是指主通道混合控制从通道时,摇杆在任何位置的控制比率都是相同的,它通过4点决定该线性曲线,下(左)半段的混控比率、上(右)半段的混控比率、当主通道摇杆在中立位时从通道的舵机所处的X位置和Y位置。具体的设置方法为:在图4-62界面上,将光标移至混控比率位置,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,此时右侧的曲线会发生变化,设定主通道摇杆混控比率,该值越小,主通道摇杆变化所引起的从通道舵机变化也越小;反之亦然。然后将光将移到X位置,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,设定当主通道摇杆在中立位时,从通道舵机所处的X位置。再将光将移到Y位置,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,设定当主通道摇杆在中立位时,从通道舵机所处的Y位置。
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(7)5点曲线设定
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该设置是通过设定5个点的位置,决定整个混控曲线。具体方法是在在图4-62界面上,将光标移至屏幕左下角位置的“LINEAR”上,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。该设定值有两个选项,一个是“LINEAR”,即上面所述的线性曲线,另一是“POINT”,即通过5点决定混控曲线。选择“POINT”选项后,系统会进入5点曲线设定界面(图4-64)。将光标移动到相应点的位置,轻触“RNT”键,使之变为数据输入模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值。设定值的范围从-100~+100从右面的曲线上可看到整个混控的曲线形状,如果1、2、3、4和5点的设定值为-100、-50、0、+50和+100,则为标准线性曲线。
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改变混控组号,可分别设定五组混控模式。
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4.螺矩曲线设置
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此功能是可以对固定翼的可变矩螺旋桨[VPP]调整螺矩曲线。由于使用较少,设置方法与下面的油门曲线基本相同,具体设置请参阅有关说明书。
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5.油门曲线设置
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(1)油门曲线开启设置
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将光标移到屏幕右上角的“INH”位置,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值有两个选项,一个是“INH”,表示油门曲线功能禁用,另一个是“ON”,表示油门曲线功能开启。注意:当油门曲线设置为“ON”时,无油门功能,该曲线仅充当马达功能曲线。同时,如果激活了油门曲线功能,则不能同时使用双重比率[DUAL RATE]功能中的油门指数曲线[THR-EXP]功能。
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(2)曲线模式设置
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该系统可允许使用3种不同的油门曲线模式,并可由硬件开关控制。具体的设置方法为:将光标移动到屏幕右上角的“#1”位置,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值有1、2、3个选项,表示3种油门曲线模式,第2种和第3种可由硬件开关控制。选择好模式和硬件开关后,可进行曲线设置。
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(3)曲线设置
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该曲线采用5点曲线设置方法(同混控)。具体的设置方法为:在图4-65界面上,将光标移动到对应的点位处,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,同时右侧的曲线也会改变。注意:除第1点和第5点外,油门位置值也可改变。操作时,通过硬件开关,选择你所需的油门曲线。
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6.油门延迟设置
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油门延迟功能用来减缓油门摇杆的反应,以模拟如涡轮喷气发动机等缓慢反应的特性。具体的设置方法为:在模型菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“THR DELAY”项,轻触触摸盘上的“RNT”键,系统进入油门延迟设置界面(图4-66)。将光标移动到数字上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值范围为0~27。
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图4-66 油门延迟设置界面
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7.副翼差动设置
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此功能可以独立调整左右副翼的差动控制。以下以两副翼为例说明副翼差动控制的设置。当在模型菜单中设置为两副翼模型时,在模型菜单下,在触摸式操作盘滑动,将光标移动到“AIR DIFF”项,轻触触摸盘上的“RNT”键,系统进入副翼差动设置界面(图4-67)。
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图4-67 副翼差动设置界面
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将光标移到副翼1[AIL]后的左[LEFT]或右[RIGHT]项的百分数上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值范围为0%~120%。设置副翼1左右和副翼2左右不同的动作幅度,实现副翼的差动。
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8.副翼方向舵混控
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(1)混控比率设置
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将光标移动到左[LEFT]侧混控比率上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值范围为-100%~+100%,调整该值至合适位置。然后将光标移到右[RIGHT]侧混控比率上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值范围也是为-100%~+100%,调整该值至合适位置。
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(2)激活状态设置
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将光标移至“ACT”项上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,然后在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该值有两个选项,一个是“INH”,表示不激活副翼方向舵混控。另一个是“ON”,表示激活副翼方向舵混控。
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(3)硬件开关设置
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将光标移至“SW”项上,选择控制副翼方向舵混控的硬件开关(方法同前)。在操作过程中,关闭该硬件开关,会取消副翼方向舵混控,开关该硬件开关会开启副翼方向舵混控功能。如果一直要开启副翼方向舵混控功能,可将硬件开关设为“--”,同时将其“ON/OFF”设置为“ON”。
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9.空中刹车
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(1)功能激活
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在图4-69的第二页面上,将光标移到“ACT”选项上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,在触摸式操作盘滑动,改变设定值。该设定值有两个选项,一个是“INH”,即禁止使用空中刹车功能,一个是“ACT”,即激活空中刹车功能。
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激活空中刹车功能后,可选择一个硬件开关,控制该功能的开启与关闭,如果一直启用该功能,可选择“--”,并在设置中将“ON/OFF”开关设置为“ON”。
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(2)偏移比率设置
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在图4-69的第一页面上,将光标移至副翼或升降舵的比率选项上,触“RNT”键,使之变为输入数据模式,在触摸式操作盘滑动,改变设定值。注意:不同的模型飞机,该值设置不尽相同,要经过不段摸索才能达到理想的效果。
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(3)舵机速度设置
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在图4-69的第二页面上,将光标移至速度选项[SPEED]上,改变副翼[AIL]或升降舵舵机的速度,该值范围为0~27。数字越大,表明延迟越多。
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(4)自动开关选择
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将光将移至“AUTO-SW”项上,选择自动开关,设置方法同前。注意:自动开关的功能是在模型操作过程中,如果需要空中刹车,需拨动该开关在“开”的位置。
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以上是有关模型飞机的基本设置,当模型飞机用于特技飞行时,还需要进行其他方向的设置,如飞机横滚、侧飞等动作时,需要方向舵副翼混控、方向舵升降舵混控等,这些设置可参考有关说明书。
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(四)其他设置
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1.用户菜单设置
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该系统可允许用户自定义经常用的一些设置菜单在自定义菜单中,以方便使用,具体的设置方法为:在主屏幕方式下,轻触“S1”键,将显示用户菜单[USER MENU](图4-70)。
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图4-70 用户菜单界面
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将光标移至“·········”上,轻触“RNT”键,会出现选择菜单[MENU SEL.](图4-71),再将光标移至需要选择的项目上,轻触“RNT”键,该菜单则被选入自定义菜单。
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图4-71 选择菜单界面
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如果需要从自定义菜单中删除某项菜单,在自定义菜单中,将光标放到有需要删除的项目上,长按“RTN”键一秒钟即可。
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2.计时器设置
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(1)计时器开始时间设置
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该项是表示计时器开始计时显示的时长,具体的设置为:在计时器设置界面上,将光标移至“ST1”后的时间数字上,轻触“RNT”键,计时器开始跳动,当到达所设时间时,再轻触“RNT”键,即可设定好计时器时长。注意:计时方法是“分:秒”。
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(2)重置计时器
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当需要再次设定时长时,将光标移至“RESET”项上,轻触“RNT”键,计时器则归零,可再次设定时长。
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(3)计时模式设定
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系统设定有3种计时模式,即下行模式[DOWN],上行模式[UP]和小时计时[HOURE]模式。下行模式是从设定的时长开始倒计时,当计时器接近0前20s开始报警,上行模式是从0开始计时,当计时器接近设定时长前20s报警,小时计时模式是仅显示开始计时的时间,不同设定时长。具体的设定方法是,在计时器设置界面上,将光标移至“MODE”项,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,在触摸式操作盘滑动,改变设定值即可。
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(4)计时器时长报警设置
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该项是表示计时器需要显示的时长,将光标移至“ALARM”项,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,在触摸式操作盘滑动,改变设定值,前一项是分,后一项是秒。
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(5)记忆设置
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将光标移至“MEMORY”项上,轻触“RNT”键,使之变为输入数据模式,在触摸式操作盘滑动,改变设定值,该设定值有两个选项,一个是“ON”,设置记忆,另一个“OFF”,不设置记忆。
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(6)硬件开关设置
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在计时器设置中,可设置计时器开始、停止和重置3个硬件控制开关。具体设置方法与前面的硬件开关设置基本相同。
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第二个计时器“ST2”的设置方法与“ST1”相同。注意:在操作过程中,如果没有设置硬件开关。在主屏幕上,将光标移至计时器的数字上,轻触“RNT”键为开始计时,再轻触“RNT”键为停止,长按“RTN”键一秒钟为重置。
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第三节 遥控发射机的使用
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一、发射机电池的充电
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Futaba 8FG Super发射机使用的是镍氢(Ni-MH)HT6F1 700B电池组,充电时,一定要使用专用的充电器为电池组充电(图4-73),如果从发射机中取出电池组,也可以使用快速充电器CR-2000型为镍氢HT6F1 700B电池组充电。
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图4-73 专用充电器
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注意:电池组充电后不会自动停止充电,充电15h后,应及时断开充电器。如果电池组长时间未使用,建议进行几次充放电循环。对于镍氢电池组而言,如果你只使用电池组很少一部分电力,或者在电池组电力没有充分用完的情况下对电池组进行了充电,你将会发现电池组性能下降,建议你使用完电池组后立即对电池组进行放电到低电量水量,也可以在放电后立即进行充电。
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二、发射机开机
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当开启发射机电源后,主屏幕上会出现“检查无线电信号情况[CHECK RF CONDITION...]的信息出现一段时间(图4-74),同时左边的红色LED灯闪烁,然后系统开启主屏幕,并且发射无线电信号。
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图4-74 检查无线电信号界面
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对固定翼或直升机而言,如果开启电源时油门摇杆超过1/3或油门熄火开关开启,屏幕上会出现警告(图4-75)。可通过光标选择无线电信号是否发射,如果将油门杆拨至低位,屏幕警告会消失,并进入检查无线电信号情况,后显示主屏幕。
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图4-75 开机时油门杆位置报警界面
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三、发射机/接收机受控距离检查
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在每次飞行之前,为了保证发射机与接收机之间的通信,检查发射机与接收机的受控距离十分重要。T8FGS发射机包含一个能降低发射功率输出的功能,能让你使用它对模型的受控距离进行检查。具体方法是:按住“RTN”键,打开发射机电源,屏幕上出现功率模式界面(图4-76),将光标移至“RANGE CHECK”项,轻触“RNT”键,系统进入受控距离检查模式(图4-77),在此模式下,无线电发射功率会被降低,以便能够进行受控距离检查测试。另外,这个模式被激活后,发射机正面右侧的LED灯开始闪烁并每三秒钟发出一个蜂鸣警告音。
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图4-76 功率模式界面
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图4-77 受控距离检查模式
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受控距离检查模式激活后,系统会自动工作90s,屏幕上有一个倒计时显示。之后无线电发射功率就回到正常水平,要在90s前退出受控距离检查模式,轻触“RNT”键即可。这种模式每次开机只能检查一次。
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激活受控距离检查模式后,在操控你发射机时应同时远离模型飞机,让助手在模型旁边确认所有控制都能完成并且正确,此时发射机与模型飞机的距离约50m即可。
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如果所有操控全部正常,回到模型旁边,把发射机放在一个安全且易拿到的地方,确认油门杆处于低位,然后启动引擎,让助手拿着模型飞机,再次激活受控距离检查模式,同时控制引擎运行在不同转速下,如果舵机或舵盘不时的轻微抖动,有可能会出现问题,在问题没有解决之前不要飞行,检查舵机连线是否松脱或舵机臂是否有阻滞现象,并请确认电池组电量是否充足。
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第五章 自动飞行控制系统
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第一节 系统组成与工作原理
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一、系统的功能与特点
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该系统集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺,GPS,气压高度计,空速传感器;双CPU分工协作,具有超强的处理能力;采用16位AD进行传感器采集,数据精度高;4HzGPS导航速率,飞行航线控制更加精准;重量轻,功耗低,体积小。具体功能如下:
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飞行高度保持,速度保持,GPS导航。
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支持襟翼,V尾,飞翼,襟副翼混合。
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自动定时定距照相控制,自动电子快门或者舵机控制快门。
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2轴正射平台控制。
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照片位置数据存储及下载。
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5个飞行控制舵机通道,1个降落伞通道,2个任务舵机通道和2个自定义舵机通道。
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支持5种飞行模式,即RC、RPV、UAV、CPV和CRPV
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多个任务IO口,UART,SPI、I2C任务数据接口。
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100个飞行航路点,每点可设置7种制式飞行模式之一,制式时间可设定。
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航点数据可飞行中修改,目标航点可实时修改。
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航点间具备沿线飞行和斜坡飞行模式。
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4HzGPS导航速度,飞行航线控制更加精准。
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9个PID通道控制飞机稳定飞行与导航,参数可以在飞行中实时修改。
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可设定的多种安全保护模式。
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具有特别的停车模式,停车继电器可以使汽油发动机立即停车
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电池电压、GPS定位情况可监视,发动机转速可监视。
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可使用单一电源供电。
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可内置3轴电子罗盘,支持3轴云台控制。
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支持低速通信电台(最低波特率为1200Bbps)使得通信距离更远、更可靠、误码率更低。
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支持全自动伞降,可连接超声波高度传感器,实现全自动滑跑起降,只需要地面站上设定降落点与方向及左右盘旋,飞控系统会自动计算下滑航线。
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支持各种方式的全自动起飞。
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支持2978张照片pos数据。
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二、系统的组成
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该系统可分为地面控制和机载控制设备两大类(图5-1)。地面设备中包括比例遥控器、电脑、数值电台等设备;机载设备包括遥控接收机、舵机控制器、伺服舵机、遥控发射机、陀螺、加速计、空速所压计、气压高度计、电子罗盘、GPS接收机、数传电台以及处理数据的CPU等。
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图5-1 自动飞控系统的组成
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三、系统控制原理
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(一)速度控制
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飞机的速度控制主要是控制飞机空速,飞机的机载传感器上有一个空速气压计,该传感器通过飞机在飞行中,飞机迎面气流所产生的气压变化换算成飞机相对于气流运动的空速。在飞行前,飞机在静止状况下,将空速计设为零,当飞机飞行时,迎面气流会产生一个压力,飞速相对气流运动速度越大,该压力越高,在飞行前,对每个航点,均输入一个目标空速值,当空速计速度小于设定值时,系统会指令风门舵机增大发动机风门,使飞机速度提高,而空速计速度大于设定值时,系统则会指令风门舵机减小风门,以减小速度。注意:飞机的速度控制仅控制空速,而不同控制飞机相对地面的飞行速度(地速),所以,当飞机逆风飞行时,地速会减小,而当飞机顺风飞行时,地速会增大,这也是为保证飞机飞行安全设计的。
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(二)高度控制
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飞行的高度控制是通过机载设备中的气压高度计实现的。气压高度计根据大气层中不同高度的气压值不同,判断飞机所在的飞行高度,当飞行高度小于设定值时,系统会指令升降舵机工作,拉动升降舵,使飞机上升高度;反之,会推动升降舵使飞机下降高度。注意:为了保证飞机不会拉杆过大使飞机失速坠毁,当飞机现行高度与设定高度相压较大时,飞机会按一定的爬升角度向上爬升。所以,当两点距离较近,高度设定相差较大时,飞机则不能按设定角度爬升。
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(三)姿态控制
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飞行过程中,飞机的姿态控制是通过三轴陀螺和三轴加速计来实现的。当飞行在巡航高度平稳飞行时,三轴陀螺和三轴加速计的输出应为零,当飞机俯仰时,Z轴陀螺不平衡,产生输出值,系统会指令升降舵机工作,调节升降舵,使飞机保持平衡;当飞机产生滚转时,Y轴陀螺不平衡,产生输出值,系统会指令左右副翼舵机工作,使飞机保持左右平衡;当飞机偏航时,X轴陀螺不平衡,产生输出值,系统会同样指令左右副翼舵机工作,使飞机摆正航向。当飞行出现上下颠簸时,Z轴加速计不平衡,系统会指令升降舵机工作,调节升降舵,使飞机保持高度。当飞机空速不稳时,X轴加速计不平衡,系统会指令风门舵机工作,增大或减小风门,使飞机速度平稳。
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(四)转向控制
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转向控制是机载的GPS通过当前飞机所在位置与飞机预定目标点计算而来的,当飞机设定为按目标点设置飞行时,飞机机载飞控系统会指令飞机从当前点直飞目的点,按飞机设置为沿航线飞行时,飞机会首先转向垂直航线方向,靠近航线,然后沿航线飞向目标点,在该过程中,飞机要有很多转向控制,飞控系统对于自动转弯的控制分两种情况:
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第一,如果采用转弯速率控制,则转弯的自动控制是从4通道输出的,用来控制方向舵。
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第二,如果采用转弯坡度控制,则坡度转弯是靠副翼来完成的,所以副翼接入1通道,方向舵接入4通道。
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注意:在RC遥控模式时,遥控器的1通道(右手方向杆)控制的舵面可以是方向舵或者副翼,可以在地面站设置对话框中设定。如果飞机有副翼和方向舵,则按照操纵者习惯选择遥控器1通道的控制舵面;如果飞机只有副翼则选择1通道控制副翼;如果飞机只有方向舵则选择1通道控制方向舵。
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使用襟副翼混控模式时,S1通道和S5通道分别输出两个舵机信号控制两个副翼舵机。需要注意的是:当襟翼舵量输出最大值时,可能导致副翼的差动舵量一侧失效。
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在遥控器已经设置好的情况下,如果某个舵机通道的转动方向不对,在地面站输出舵机数据的情况下,点击对应通道的反向按钮。
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(五)云台控制
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机载自动云台是由两个舵机分别控制俯仰和滚转两个方向,使云台始终朝向地面的。两个控制信号分别来源于三轴陀螺的Y轴和Z轴。起飞前用水平仪设定一个云台舵机零位,当飞机俯仰和滚转时,三轴陀螺的Y和Z轴分别输出一个信号,通过该信号与云台舵机零位比较后,调整自动云台上的俯仰和滚转角度,达到云台始终向下的目的。
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(六)其他
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2个任务舵机存在两种控制模式,一是2个指定位置的控制方式,可以先将6通道控制模式设置为控制任务舵机,在RC遥控模式下,通过6通道旋钮控制舵机到一个位置,再按下地面站设置中的舵机设置栏对应的设置按钮,此时将此位置记入一个状态(例如位置0),同样再次设置另外一个状态位置(例如位置1)。关闭遥控器,地面站上操纵“测试”或者任务控制对话框中的按钮0(或者1)可以测试设置的效果。这种模式可以作为投放或者触发某个设备使用,在航点设置中可以指定到达航点自动控制舵机到某个设定位置。开伞舵机(S6)的设置也是类似的,必须先设定好开伞舵机的两个位置,自动开伞动作才能正确执行。
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四、导航逻辑与导航方式
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在航线设置上,必须设置起飞点为1点,开机后目标点为2点,然后当到达目标点时,顺序向下一航点飞行,当飞完所有航点之后,自动飞向第一航点,然后一直围绕航点1做制式飞行(所以航点1必须设定一个制式航线,一般是一个绕头顶的盘旋航线)。如果1点制式时间为零,则飞机在飞完所有航点回到1点后,会继续飞向2点,重复1点—最后点的循环飞行。
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无论是何种飞行模式,只要满足了飞控达到航点的判断(两种条件,后面介绍),目标点就会顺序下移。即使满足了达到其他航点的条件,飞控仍然以当前目标点为飞行目标。到达目标点之后,任务舵机和相机根据设置动作。
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在飞行过程中,如果目标点具有沿线功能,飞机将沿此点和它的前一点的连线飞行;如果目标点具有斜坡功能,飞机将沿此点和它的前一点的高度差形成的斜坡飞行。
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在飞行过程中,可以实时修改飞行的目标点。如果修改的目标点与当前目标点不同,则飞机立刻朝修改的目标点飞去;如果修改的目标点与当前飞行的目标点相同,且正处于制式飞行中,则从新开始该点的制式飞行。当修改目标点之后,飞机将飞行目标点以后的所有航点直到回到航点1。如果设定的目标点是1点,且1点设置了制式时间大于0的制式航线,则飞机回到1点并始终制式飞行,除非再次修改目标点为其他航点。
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如果上传修改的航点正好是目标点则飞机立刻朝新的目标点飞去;如果在飞行过程中上传修改了所有航点,则飞机朝目标点新的位置飞去;如果修改了沿线飞行或者斜坡飞行的两个点之一,则以新的两点的高度连线和航迹连线飞行。如果想要改变正在制式飞行中的高度、速度,在修改此中心航点的高度和速度后选择并单点上传此中心航点。
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如果在飞行过程中从UAV模式切换到了其他飞行模式,再次切回UAV模式时,如果目标点有沿线功能,则飞机先几乎垂直飞向航线然后再沿航线飞行。
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航点到达条件有两个,一是飞机进入航点设定的到达半径。二是飞机越过与此航线段连线垂直且通过目标点的垂线如图5-2所示。蓝色为过3点的垂线,飞机轨迹(红色)越过蓝线认为到达该航点,飞机向下一航点飞行。
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图5-2 到达航点条件示意图
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注意:如果要想飞机在转弯点提前转弯以便平滑切入下一个航线段,可以设置合适的到达半径。如果是必须从航点上方飞过,可以设定较小的到达半径。如果飞机的目标点具有制式航线,则对应的制式航线也将显示在地图上。制式时间显示剩余的制式航线飞行时间。
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五、控制模式
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(一)比例遥控模式(RC)
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这种模式与通常的遥控模式是一样的,遥控器直接控制每个对应的舵机。在起降和PID参数调整时最常使用。
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(二)指令遥控模式(RPV)
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遥控器1通道操纵杆的左右动作输出转弯速率或者转弯坡度的控制指令,控制飞机的转弯(注意不是直接控制舵机)。飞行的稳定操作由飞控自动完成。
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遥控器3通道(风门)控制飞机的飞行速度,往上增加,往下减小。
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遥控器2通道(升降)控制飞机的飞行高度,推杆减小,拉杆增加。
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以上各个控制量都是以平飞记录的中立舵量为零点,偏离零点产生的量转化为偏离命令值。在高度和速度的控制上,是在设置的飞行高度和速度(一般是当前值)的基础上再加上偏离命令值,产生新的控制高度和速度。在转弯的控制上,就是以产生的偏离命令值(转弯速率或者坡度)作为飞机的转弯控制值。
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通常RPV模式主要用于PID调整时,设定固定的目标值,从RC切入RPV时(一般保持不动摇杆)观察飞机的动态情况,如果进入危险状态可以瞬间切换回到RC状态,人工操作飞机回到稳定飞行状态。
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(三)航点导航模式(UAV)
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关闭遥控器或者操作地面站上的关闭接收机的操作会让飞机切换到预置航点GPS导航自动飞行模式。通过设置航点的一些属性,可以产生几种不同的导航方式。
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(四)计算机遥控模式(CPV)
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进入CPV控制模式之前,需要先设定好需要飞行的高度和速度。点击地面站上的UAV-CPV转换按钮切换到CPV模式,此时按钮应该是红色,显示CPV字样。可以手工输入需要飞行的航向,也可以在按下“CPV航向”按钮后,在地图上点击,由飞机当前点和您点击的点构成的航向就立即成为飞机的设定航向,飞机将会立刻朝这个航向飞行。
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如果飞机处于CPV飞行模式,丢失通信时间超过20s,将会自动转换到UAV飞行模式。注意:CPV飞行是控制飞机按设定航向飞行而并非设定航点
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(五)游戏杆遥控模式(CRPV)
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进入CRPV控制模式前,需要先设定好需要飞行的高度和速度。连接好游戏杆之后,点菜单“CRPV”将会跳出CRPV飞行控制窗口。按下窗口中的UAV-CRPV转换按钮,切换飞行模式到CRPV,此时按钮出现CRPV字样。对于使用1200BPS低速电台,需要点“停止下传”按钮关闭飞机下行数据发射。勾选“控制有效”,此时游戏杆的操作将不断的发送给飞机。其中左摇杆直接控制摄像云台的俯仰和方位角度舵机,右摇杆控制飞机的目标转弯坡度。如果飞机处于CPV或者CRPV飞行模式,丢失通信时间超过20s,将会自动转换到UAV飞行模式。注意:CPV飞行是控制飞机按设定航向飞行而并非设定航点。
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第二节 机载控制系统
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一、物理参数
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(一)重量
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飞控板(包含GPS接收板):26g
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飞控盒(包含飞控板,数传通信设备):185g
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尺寸:飞控板为100mm×40mm×16mm,飞控盒为:103mm×50mm×40mm
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接口:主接口J1:DB44
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任务接口J2:DB44
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(二)使用环境
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温度:-25~+70℃
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湿度:5%~95%(非结露)
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(三)电源
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主电源:200mA@7.2V,输入范围4~26V
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舵机电源:电压范围4.8~6V
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使用单一主电源时:平均500mA@7.2V,全负载(1W发射机,3W舵机等)
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在飞行过程中,可通过计算机进行主电源、舵机电源的监视。
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二、系统组成
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(一)飞控盒
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1.陀螺
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该系统中使用的是三轴电子陀螺,它分别能对X轴(方向)、Y轴(滚转)和Z轴(俯仰)进行传感,用于控制飞机在飞行中的姿态和自动云台的调整等。
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是在安装完毕飞控系统之后,必须检查陀螺的零点是否正确。即使在不同的温度下(温差特别大的情况下)可能会导致陀螺的零点不对。在地面站软件中调出传感器数据输出,在飞机保持不动的情况观察三轴陀螺数据,如果不是在0°/s附近,保持飞机不动的情况下,请按陀螺的零点校准命令,让飞控自行校准。具体操作参照地面站软件说明。
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2.加速度计
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该系统中使用的加速度计也是三轴加速度计,分别传感来自X轴(方向)、Y轴(滚转)和Z轴(俯仰)方向上的加速度,当飞机平直匀速飞行时,三轴的加速度计的输出均为零,当在某个方向上突然改变速度时,加速度计则有信号输入,通过该信号,用于控制飞机的姿态。
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3.数传模块
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机载数传模块是将飞机飞行信息下传至地面站软件或通过地面站软件向飞机发出指令的重要通信系统。所以,将发射机的天线尽量远离舵机信号线、飞控盒以及遥控接收机的天线。具体情况要看是否对这些设备构成干扰来判断。为了达到最好的通信距离,请将天线垂直向下或者向上安装,天线附近最好不要有其他金属物。
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飞控输出的信号是TTL串行信号,如果您需要自己配置RS232接口的数传模块。
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4.气压高度计
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UP30飞控采用气压高度计作为定高飞行的控制依据。由于大气压力在不断变化,所以在每次起飞前都需要设置气压高度计所在的地面高度值(可以参照GPS高度输入)。如果是要飞行相对地面的高度,则可以直接把地面高度标定为零。由于气压高度计会受温度影响,所以最好在开机几分钟后执行标定操作。
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5.转速传感器
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UP30使用的转速传感器是一个脉冲信号的霍尔磁转速传感器,转速数是根据脉冲数计算而来的,也可以使用任何输出跟发动机转速有关系的脉冲信号的传感器。在地面站的设置中可以设置分频系数,以适应2、3、4叶桨产生的转速倍频。
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在使用J1转速接口时,如果要使用飞控提供的5V电源,请注意不要短路。
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6.停车开关
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为了使使用汽油发动机的飞机能够立即关闭发动机,UP30特别设计了一个继电器停车开关,输出为继电器的触点。将汽油发动机的停车线接成一个插头与之连接即可。
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在遥控操作模式下,可以使用地面站的捕获菜单,将发动机风门控制到最小值稍大的位置,然后捕获这个设置。当遥控操作风门低于这个位置时,继电器将吸合,同时风门锁定在停车位置。
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地面站上的停车操作也可以实现发动机的电气停车与风门关死停车。
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如果您所使用的发动机采用CDI电池点火系统,则不要使用电气停车,因为CDI点火电源引入飞控中,易导致干扰传入飞控,同时导致电池线过长,发动机点火不稳定。缺省所售产品内部是输出的常开触点,适用于磁电机点火的汽油发动机。
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风门的设置,在风门的捕获设置上,除了上面提到的需要捕获设置一个停车继电器动作的位置以外,还需要设置飞控系统在正常飞行时的最小和最大允许风门。一旦设定以后飞控将在这个范围内控制发动机。
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最小风门的设置不能太小,否则导致自控飞行时发动机在此风门下工作不稳定,甚至停车(电动飞机除外)。如果设置太大,飞机将很难自动下降。
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最大风门的设置一般来说设置到最大值。但是对于推重比过大(动力富裕太多)的飞机来说,过大的最大动力会导致自控飞行时,飞机处于难控制的情况。具体设置可以在飞行中确定。
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(二)遥控接收机
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遥控接收机是直接接收遥控发射器信号并向舵机发出指令的设备。在整个飞控系统中,遥控接收机也是驱动舵机的设备。如果您所购买的飞控版本必须使用接收机,那么必须正确连接接收机,并且将接收机用海绵包裹减震安装。UP30飞控必须使用FutabaPCM1024系列6通道(含)以上遥控器和接收机。通过遥控拉距测试(遥控发射机天线不拉出),2.4G遥控器选择在测距低功率发射模式下应该能达到20m以上的距离。
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由于接收机的类型各不相同,为了避免连接过多的插头,请提供您所使用的接收机的形式。无论是几通道的遥控器,都必须连接接收机的1~6通道。连接接口为J1口,具体连接方式和功能见表5-1和接口连接图。请按照配套连接线连接接收机的插头所标示的通道序号插入接收机中。其中第4通道为带电源的插头,其余只插入信号线。
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表5-1 遥控接收机与舵机连接表
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注意:因为接收机使用飞控板提供的5V电源,所以请不要在接收机剩余通道上连接舵机。
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(三)舵机
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舵机是飞控系统中驱动各舵面转动和控制风门的作业设备,舵机的连接从J1口(连接电缆中的舵机接口板)引出,可以直接通过舵机接插板连接。舵机安装时,遥控器微调中立,尽量保证舵机摇臂与连杆之间、舵面舵角与连杆之间垂直。根据飞机布局不同,舵机所连接的通道也是不同的,交联的设置也不一样,舵机布局与舵机通道配置示于表5-2。
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表5-2 舵机接插板布局与舵机配置表
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(四)GPS
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GPS是全球卫星定位系统(Global Position System)的简称。它是通过围绕在地球轨道上的24颗卫星,进行空间定位的一个系统,该系统上的GPS主要用于飞机的自动导航。它是由GPS接收机和天线组成,GPS接收机在飞控盒中,由天线则需安装在机体上。UP30飞控必须使用有源GPS天线。所以按照以下几条来安装GPS天线。
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(五)空速管
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空速管是将空速气压传感器连接到飞机迎气流面的一个金属管,它需要安装在机翼上,以感应飞机的迎面气流压力大小,从而换算成飞机空速。
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三、机载飞控系统的安装
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(一)飞控盒的安装
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将飞控盒通过海绵或者弹簧悬挂减震安装在飞机的重心附近,避免飞控盒与机身任何部位的直接接触。安装飞机的发动机时,尽量安装胶垫圈减震。X指向飞机的机头,Y方向指向飞机的右侧,Z方向指向飞机的下方。尽量使飞控盒的X轴与飞机的机翼零度迎角平行。Y轴尽量和机翼两端的夹角一致(图5-3)。
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图5-3 飞控盒安装示意图
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安装完成后,将飞机完全水平放置不动(可以使用水平气泡辅助观察),使用地面站设置对话框中的俯仰滚转角一栏,点击“设置”,让飞控将此时的状态设定为水平。点击“获取”可以获得当前安装位置与出厂标定的水平的夹角。点击“偏置清零”可以恢复出厂设置的水平位置。
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在插上飞控盒连接插头时,请用螺丝刀锁紧插头两端的螺丝。
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文中所有的飞机左右均是站在飞机后方向机头看来分辨左翼和右翼。如果您所得到的飞控版本具有任意方向安装的功能,请在安装后,在地面站软件中正确设置安装方向。如果你的飞控版本不支持任意方向,而您需要改变在机身中的安装方向,请和销售商联系。
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此节提到的地面站操作请参考地面站软件操作的相关部分。
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像所有的电子元件对温度敏感一样,在安装飞控盒的时候请尽量减少外界加热的可能。比如阳光直射,发动机热气能喷射到飞控盒。另外,飞机机舱内要尽量保证气压稳定,避免螺旋桨气流直接吹入飞控舱中,否则由于机舱内静态气压不稳定,将会导致气压高度计跳动和空速计跳动。
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(二)GPS天线的安装
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DPS天线应安装在飞机机体外的上方,最好水平安装,以接收较强的卫星信号。安装时,首先安装一块“地”,使用一块10cm×10cm大小的铁皮作为“地”,将GPS天线吸到铁皮上,这样会使GPS收星信号接收最好。如果飞控盒是金属的并且空间可能的话,可以直接将GPS天线吸到飞控盒上面。无法使用金属片作为地时,可以在天线下方结构上贴上铝箔或者锡箔纸。
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注意一定要把GPS固定好,避免任何在飞行中GPS天线滑落到不能接收卫星信号的地方。安装时要避免障碍,GPS天线对天空部分应该尽量不要有金属物的遮挡,任何小的遮挡都会减弱本来就很弱的GPS信号。比如不要靠近发动机部分。复合材料和木质的机身机翼对GPS信号没有影响。
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避免其他干扰信号,GPS信号频率是1.575G,并且非常弱且易受到电磁干扰。比如数传模块,特别是一些做工不好的1.2G频率的微波视频传输设备。虽然在地面测试时,这些干扰不会影响到GPS完全失去定位,但是有可能在飞行中导致GPS不能定位。定位质量在地面站中可以看有效的卫星数目和水平定位质量(PDOP)。
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在GPS天线无遮挡的情况下,一般GPS从开机到定位的时间为40秒左右,如果在地面GPS定位时间比较长,就有可能受到了干扰或者GPS天线连接不好。
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GPS天线是连接在飞控盒上面是SMA接口上的,所以GPS天线必须使用SMA插头。最好不要私自改变GPS天线的馈线的长度,厂家设计的馈线长度规格与GPS天线是相配的。您如果需要短的天线可以直接定购你所需要的天线馈线长度。GPS天线的安装位置和方式都会影响到定位的质量。
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(三)电源安装
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飞控的主电源为直流7.2~16V,由J1口接入。舵机电源为4.8~6V,是可选的电源,也是从J1口接入。如果外接舵机数量较多,舵机工作电流超过700mA,就必须使用外接舵机电源,在购买前就必须提前确定,由厂方在内部设定(一般缺省销售的都是不外接舵机电源的)。电源都有电源监视,请在每次飞行前保证电池充入了足够的电量。
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在连接主电源和舵机电源时,千万注意正负连接正确,否则有烧坏飞控和舵机的可能。
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(四)数据天线的安装
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机载飞控的数传模块所采用的天线是半波天线,安装时,请将天线垂直向下或者向上安装,天线附近最好不要有其他金属物。
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(五)转速传感器的安装
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如果使用随飞控盒提供的霍尔磁转速传感器,将传感器固定在发动机磁铁上方,距离3mm以内。由于传感器感应具有极性,所以必须测试传感器的正面或者反面,用手转动发动机轴,从地面站观测能产生转速的一面为正确的安装。
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(六)空速管的安装
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使用孔径5~6mm的金属管或者箭杆作为飞机的空速管。对于发动机后置的飞机,可以把空速管安装在机头部,向前伸出一定距离(约5~10cm)。对于发动机在前面的飞机,可以把空速管安装在机翼上,但是要离开机身一段距离,保证气流不受螺旋桨气流的影响。空速管必须正对飞机前面的气流来向。然后通过一段硅胶管和飞控盒的空速口连接。要保证整个气路畅通而不漏气。空速管的参数设置请参见地面站软件中关于空速计设置的部分。
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(七)灭车开关的安装
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从发动机低压线圈上引出一根线,再从机体上引出一根线(图5-4),将两根线接入机载飞控系统的灭车插头上即可,注意引线不要与发动机机体长距离接触,以免发动机机体过热烧坏导线,致使发动机灭车。
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图5-4 灭车引线示意图
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第三节 地面飞行控制系统
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一、数传电台
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地面使用的数传电台与机载飞控系统中使用的数传模块基本相同,只是其功率大于机载飞控系统,使用的频率为900MHz,传输的波特率11520。
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二、地面站软件功能与安装
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(一)硬件要求与安装
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1.硬件要求
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Pentium Ⅲ,1G
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256M 内存
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Windows2000,XP(建议使用XPsp2版本)
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RS232串口1个,没有串口时,可用RS232/USB转换线即可。
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2.软件安装
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①安装mapx5.02.19文件夹内的setup.exe,然后运行cracker.exe。
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②安装“包”文件夹内setup.exe。
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③拷贝子目录文件夹内的内容到安装路径(一般为:c/programs files/uavgcs/)。
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④安装完成后,运行程序组里面生成的地面站监控程序,在“设置”中设定正确的串口端口和通信波特率,在版本设置框中输入飞控硬件序号:13(或者在与飞控通信的情况下,按下获取,取得飞控的硬件序号),按下“设定电压参数”确保地面站正确显示飞控总电压与舵机电压。
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⑤从工具栏“层控制”中设置电子地图路径china.gst。
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(二)界面与功能
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1.菜单栏
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如图5-2所示,在菜单栏中,共有一级菜单11项,二级菜单14项。
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①功能:监控F2、回放F3、照片位置F4。
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②起飞检查。
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③设置。
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④下传数据:遥测数据、舵机数据、GPS数据、传感器数据、中立位置。
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⑤PID调整。
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⑥捕获:中立位、最大风门、最小风门、停车位置。
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⑦接收控制:关闭接收机、打开接收机。
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⑧沿线:打开沿线、关闭沿线。
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⑨CRPV。
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⑩云台控制。
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B11工具。
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各菜单的功能与设置在下节中详细介绍。
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2.工具栏
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工具栏中的各按钮及功能示于表5-3。注意:与其他程序不同,工具栏中的各按钮功能在菜单中没有重复设置。
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表5-3 工具栏按钮及功能
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表5-3 工具栏按钮及功能(续)-1
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3.状态条
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最底边的状态条显示了飞机下传的一些基本状态。主要有:
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应答栏:对上传的命令进行应答,如果正确接受命令显示3次已接收。
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通信栏:如果正常接收一组数据闪烁绿灯一次,如果接收的数据不正确,闪烁红灯1次。
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模式栏:显示当前的飞机控制模式(除UAV模式以外,均显示红色)。
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GPS栏:显示当前飞机的定位情况,非3D定位时(红色),请不要飞行。
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卫星栏:显示当前GPS定位的有效卫星数目,低于4颗为红色。
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PDOP:显示GPS水平定位可信度,低于阀值为红色。
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舵机电压、总电压:显示飞机的电源情况,低于安全值,红灯亮并报警。
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温度:机载飞控板温度显示,太高和太低都会显示红灯报警。
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时间栏:显示当前时间。
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地图下面的状态条显示如下数据:
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鼠标、飞机:显示当前鼠标和飞机的经纬度。双击飞机点坐标可以把当前坐标设定给航点。在设定1点为起飞点时如此操作比较方便。
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路程与方位:选中航线时显示航线总路程,编辑航线时显示总路程、当前编辑段的路程以及当前段的航向角。使用测量工具时显示测量距离。
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偏航距:显示飞机偏离设定航线的距离。
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距目标点、距起飞点:分别显示飞机距离下一目标点和起飞点(1点)的直线距离。
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方位:显示飞机相对于起飞点的方位角。
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总航点数:在下载航点之后,会显示机载航线的总航点数。
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制式时间:在飞机进入制式飞行之后,显示制式飞行剩余的时间。
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4.地图区域
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蓝色框内的区域为地图区域,显示电子地图、航线、航点、标志层内容、飞机飞行轨迹。地图下方为比例尺。
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5.仪表区域
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在系统操作界面的右上区域为飞行仪表区域,显示飞机飞行的各种数据,红色的指针为目标值,白色的为当前值。红色的数据框内为目标值,白色的数据框内为当前值。GPS高度和气压高度分别显示,仪表显示气压高度;GPS地速和气压空速分别显示,仪表显示空速。爬升率表显示每秒飞机的爬升率。
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6.控制区域
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仪表区的下方为控制区域,包括控制和CPV控制。控制区域用来操作降落伞,发动机停车,接收机开关,UAV-CPV控制模式转换,以及更改目标航点。在进入CPV控制模式时,CPV控制区域内可以设定目标飞行高度(单位m)、速度(km/h)、航向。复制按钮可以将当前的飞行高度、飞行速度、航向复制到数据框内。
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三、地面站软件的使用
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(一)设备连接与软件启动
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1.设备连接
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地面设备主要有计算机和数传电台,连接方法是,将数传电台通过RS232接口与计算机连接,如果计算机上没有RS232接口,可通过RS232/USB转换线进行转换,其中RS232接头插入电台端,UBS口插入计算机的UBS接口中,由于在软件中需要进行接口设置,建议数传电台在每次使用时都插入同一接口中,可省去以后的接口设置。数传电台的天线可置于空旷的地方,如车顶等,不得置于车内。连接好后打开数传电台的电源。
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2.软件启动
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在程序菜单中找到“UP30地面监控站”程序,运行,即可得到图5-2。也可将其置于桌面上,图标如图5-6所示。
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图5-6 UP30地面站桌面图标
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(二)菜单功能与操作
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1.功能菜单
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(1)监控(F2)
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监控是将飞机的飞行数据通过数传模块传回到计算机中,在屏幕上进行实时监控,或者是计算机上的数据通过数传模块与机载飞行控制系统进行数据交换的过程。注意:开启地面站控制软件后,计算机与机载飞行控制系统并没有接通,而当进行该操作后,两者才能进行数据交换。具体操作方法是:将机载飞控系统安装好后,打开主电源,同时打开舵机电源。连接好数传电台与天线,按F2键或执行下拉菜单,飞控软件界面最下方的状态条中出现数据,通信栏开始闪烁,打开飞控后,飞控初始发送“遥测数据”,软件一旦接收到数据,就会以当前的计算机时钟生成记录文件名。格式:YYYYMMDDHHMM.rec,分别是年月日时分,下传的所有数据都存入记录文件中。
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如果没有闪烁,表明计算机和机载飞控设备没有通信,请检查各电源和接连是否正确,信号强度是否达到要求。
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(2)回放(F3)
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回放功能是将已经飞行过的过程在屏幕上重新回放一次,该过程与原飞行过程基本相同。点击菜单或按F3键,屏幕上弹出一个对话框(图5-7),选择所要回放的文件。注意:每次飞行后,系统会在默认的“record”目录中,以当时的日期为文件名,建立一个记录文件,选择文件名后,点打开即可。回放界面(图5-8)与监控界面基本相同,不同的是监控界面上的控制区改为了播放区(图5-9)。回放时可点击图标,暂停时可点击图标,还可以通过移动“回放位置”滑块确定回放的位置,也可以移动“回放速度”指针确定回放速度。
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图5-7 回放文件选择界面
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图5-8 回放界面
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图5-9 回放控制区域界面
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为了使回放效果更加逼真,可在回放前加载航点与航线图层,具体方法参见“地图操作”。
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注意:如果回放数据中包含PID数据类型,仍然可以随意选择绘制曲线的类型,因为PID数据中包含了除导航通道以外的其他通道的目标值和当前值,是作为PID调整数据分析的好帮手。
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(3)照片位置
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该功能是将飞行过程中的照片位置与编号显示在屏幕上(图5-10)。操作方法以“回放”基本相同,点击菜单或按F4键,屏幕上弹出一个对话框,选择所要回放的文件。屏幕上即顺序显示照片位置与编号。注意:照片位置文件是在飞行完成后“下载照片位置数据“后产生的,如果没有下载位置数据,则不能进行回放。为了使照片位置回放效果更加逼真,可在执行“照片位置”功能前加载航点与航线图层。
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图5-10 “照片位置”执行界面
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2.起飞检查
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(1)起飞检查设定项目操作
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①清空检查。单击界面上的“清空检查”按钮,将清空所有检查项目前的标记,从新开始检查。
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②传感器数据。单击界面上的“传感器数据”按钮,可以调出传感器实际值窗口,以便观察传感器数据,其界面示于图5-12。有关设置在“下传数据”中介绍。
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图5-12 起飞检查中的“传感器数据”界面
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③空速清零。单击界面上的“空速清零”按钮,“空速清零”可以做起飞前空速零点的标定。它与“设置”菜单中的“空速计”项清零相同。
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④陀螺清零。单击界面上的“陀螺清零”按钮,它与传感器窗口中的“零点”按钮的作用一样,参见“传感器数据”中的操作。
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“气压高度计”和“开伞保护”设置与“设置”菜单中的一样。以“设置”菜单中介绍。
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(2)起飞检查项目操作
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在起飞前,为了各项指标进行最后检查,设置了该操作。每检查一项,在序号后的框内打上标记。主要检查项目有:
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·检查传感器数据以及其零位和需要清零的传感器(空速、俯仰滚转偏置,陀螺零位)。
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·转动飞机,检查陀螺和加速度计工作方向和数据正确。
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·挡住空速管,空速是否为零,手指按住空速管加压,检查空速变化。
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·设置当前地面高度,安全开伞高度,是否使能自动应急开伞。
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·检查GPS,卫星数量和PDOP。
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·检查并记录初始电池电压和舵机电压(7.8V,5V)。
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·根据任务需要选择合适的地图或者自定义标志层。
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·根据任务需要选择或者编辑飞行路线(第一点设置正确),并上传下载验证。
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·根据任务需要选择或者编辑制式航线正确。
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·目标航点正确。
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·丢星保护设置正确。
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·PID增益参数、迎角限制、自控中立位置是否正确(如果已知)。
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·检查是否所有PID通道均打开。
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·通信失败航点(X)。
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·遥控器切换到RC模式,地面站显示正确,遥控器控制舵面正常(方向和量)。
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·6通道控制选择正确(开伞)。
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·检查遥控器的控制距离(不拉天线)。
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·起飞前各舵面中立位置是否正确,否则用遥控器调整。
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·开伞位置与任务舵机设置正确。
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·任务IO口设置正确。
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·检查数据通信是否正常,机载天线是否安装,地面天线。
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·发动机风门最大最小值、停车位置设置正确。
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·遥控器置RC模式,启动发动机,转速显示正常。
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·在整个转速范围内检查传感器数据的跳动在可接受的范围内。
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·检查遥控器的风门控制(甲醇机)是否能停车,停车控制(汽油机)工作正常。
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·最后检查:电池电压,GPS状况,RSSI。
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·根据风向决定起飞方向。
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·起飞并记录起飞时间。
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(3)项目自行设定
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起飞检查由许多检查项目构成,用户也可以根据需要自行设定项目。在安装路径下有一个“起飞前检查.txt”的文本文件,文件中每一行对应了一个检查项目,用户可以自行编辑增加检查项目,但是不要出现空行。
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3.设置
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(1)串口设置
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为了建立计算机与飞控系统的通信,必须先正确设置串口。点击“设置”界面上的“串口设置”卡片,出现图5-9界面。如果在机载飞控开机,地面站软件进入监视模式之后,地面站通信灯灰色,说明串口设置不对,在设置对话框中设置正确的串口;如果显示红灯闪烁,说明串口设置正确但是波特率不正确,在设置对话框中试着改变波特率,直到通信灯绿色闪烁。目前使用的波特率为 115200。串口为4。
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如果要改变机载飞控系统的通信波特率,在数据通信正常的情况下,设置新的波特率。而地面站软件也同时改变为新的通信波特率。
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如果有与UP30配套的自动跟踪天线,请设置对应的通信串口并勾选“天线转台控制有效”。程序启动时如果发现没有对应串口将会自动关闭天线控制。
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注意:只要不进行数据回放,都必须先进入监视功能,才能执行与飞控相关的操作。首先运行程序,选择“功能”菜单中的监控或者按下F2,进入与飞控的通信模式,此时程序才打开串口进行通信。
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(2)高度计
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点击“设置”界面上的“高度计”卡片,出现图5-14界面。在知道当前飞控所在高度的准确气压值的情况下输入当前气压值(输入值最多2位小数),标定高度计。此步操作不需要经常进行,仅当在需要获取准确的气压值作为大气探测数据时常用。
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图5-14 设置对话框中的“高度计”设置界面
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每次起飞前需要输入飞控所在高度的高度值,如果高度值未知,可以参照输入GPS高度。在起飞检查对话框中的设置与这里的设置是完全一样的。如果仅对当前地面作相对高度飞行,可将地面高度设置为“0”。然后单击“设置”。确定即可。
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注意:当下传数据设置为“遥测数据”时,对于所有的设置操作,飞控都会应答“已接收”3次,以确认设置成功。如果未收到应答,请再次进行设置。
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(3)空速计
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空速是飞行器安全飞行的重要参数,即飞行器相对于气流的运动速度,也是飞机速度控制和风门控制的重要参数。所以,飞行前必须设置。具体的方法是,点击“设置”界面上的“空速计”卡片,出现图5-15界面。
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图5-15 设置对话框中的“空速计”设置界面
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挡住空速管进气口(不是按住),不让气流进入空速管,点击界面右则的“清零”按钮可以对空速计清零。在起飞检查对话框中的清零与此一样。清零后,用手按住空速管,观察仪表区的空速仪表,此时,空速增大,且保持不变,说明空速管没有漏气现象,如果空速缓慢回落,说明空速管有漏气现象,请检查空速管接头。
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为了计算准确的空速,需要设置空速计的系数。按“获取”按钮可以获取飞控当前的系数(原系数)。空速系数计算方式是,在无风天飞行后,通过飞行数据比较空速和GPS地速,使用下述公式重新计算并修改传感器修正系数:
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新系数=(地速/空速)2×原系数
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将新系数正确填入框中,再按“设置”,飞控应答“已接收”表示设置成功。
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(4)舵机设置
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该设置主要是设置遥控器上第6通道和其他任务舵机的控制对象。单击“设置”界面上的“舵机设置”卡片,出现图5-16界面。首先在选择6通道舵机的控制对象,在点选“开伞(CH6)”后,如果飞控响应“已接收”表示设置成功。
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图5-16 设置对话框中的“舵机设置”设置界面
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将遥控器6通道设置为控制开伞通道(CH6)。通过遥控器旋钮控制伞舵机到开伞位置,此时按下“设置打开位置”,飞控将记录此位置为开伞位置;然后,旋转遥控器6通道旋钮,直到舵机关闭伞仓,单击“设置关闭位置”。设定完成之后,点击“开伞测试”选项,测试是否开伞设定正确。
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如果设定6通道为控制任务舵机,则采用设置开伞舵机的方法设置任务舵机的两个状态位置。在航点数据中设置任务舵机的状态,飞机达到该航点后会自动控制舵机到设定位置。当照相设置中设置使用舵机作为快门控制时,任务舵机2成为控制相机快门的舵机。此时“位置0”时释放快门后的位置,“位置1”为预按快门的位置,“快门按下位置”为将快门按到底的位置。
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勾选交联设置框可以设定飞控控制特殊布局的飞机,在选定后,按下设置按钮设定控制模式。“获取”按钮获取当前飞控的交联控制模式。各种模式下的舵机配置请参看机载飞控系统舵机部分说明。在1、2通道混控时,禁止V尾和襟副翼混控;在非1、2通道混控时,可以选择V尾和襟副翼混控。
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发射机1通道选择指选择遥控器1通道的控制舵面,如果飞机有副翼和方向舵,则按照操纵者习惯选择遥控器1通道的控制舵面;如果飞机只有副翼则选择1通道控制副翼;如果飞机只有方向舵则选择1通道控制方向舵。
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可以设定下传数据为“舵机数据”,这样可以动态的观察舵机的混控情况和任务舵机、伞舵机的工作位置。注意:必须先正确设定开伞位置之后,所有的开伞动作才能正确执行。
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(5)俯仰滚转角
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当飞控盒在飞机里面安装之后,通过设置俯仰滚转偏置使飞控的俯仰角和滚转角与飞机姿态对应起来。具体的方法是,打开设置菜单中的“俯仰滚转角”设置界面(图5-17),将飞机机翼水平放置,按下“设置”,飞控的俯仰滚转角将清零。按下“获取”可以得到飞控出厂标定的零点与当前值的偏置值。按下“偏置清零”将使飞控姿态恢复到出厂设置时的状况。在平直飞过程中,可以设置平飞俯仰角和滚转角为0。
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图5-17 设置对话框中的“俯仰滚转角”设置界面
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(6)转速计
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当使用的转速传感器获得的转速是实际转速的倍频时,选择分频比获得正确的转速显示。设置方法是,打开设置菜单中的“转速计”设置界面(图5-18),在转速表分频栏中选择分频比即可。当使用小松XX发动机时,分频比为1。此设置并不上传给机载飞控系统,仅用于地面监测和报警。
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图5-18 设置对话框中的“转速计”设置界面
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(7)安全设置
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安全投置的作用主要是当飞行器遇到紧急情况时,系统的自动应急处理和报警。其方式有两个方面,一是应急处理设置,二是报警限度设置。报警设置框中的内容是设置地面站软件的报警条件。应急处理设置是当设置条件出现时,飞机器的动作。具体的设置方法是,打开设置菜单中的“全面设置”设置界面(图5-19),进行以下设置:
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图5-19 设置对话框中的“安全设置”设置界面
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①爬升率报警。当飞机的爬升率低于一定值时。
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②最低高度报警。当飞机飞行过低,会影响飞行安全,这里可设置飞机的最小高度。注意:这里的高度并非是飞机距地面的高度,主要是根据高度计的设置而定的。
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③空速报警。当飞机空速过低,会使飞机失速而坠毁,所以,当飞机的空速低于某值时,需要报警,在该栏中可设置最低的空速。
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④飞控电压报警。根据飞控设备的电源电压值设定报警范围。一般飞控设备的电压值在6.8~7.8V之间
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⑤舵机电压报警。根据舵机供电的电源电压值设定报警范围,一般为4.5~5.2V之间。
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⑥停车报警。当飞机上的发动机停止运转时,需要报警。如果没有转速传感器,可掉停车报警可以避免多余的报警声音。注意:转速的数据并不是在任何情况下都传输。在“遥测数据”模式和“PID数据”中包含转速信息。
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⑦GPS丢星处理。当GPS少于4颗卫星时,不能进行定位。所以在某些情况下,飞控系统可能失去GPS信号。当飞控系统失去GSP信号时,系统安全设置有两种应急处理方法以,一是飞行速度和高度将维持不变继续直飞,二是飞行速度和高度将维持不变原地盘旋等待处理,此时的原地盘旋仅是维持一定的转弯速率或者转弯坡度盘旋,受风影响会飞出螺旋形的航迹。你可根据实际情况选择一种方式,点击选项后,再单击“设置”即可。在两种情况下,定位信号恢复之后,都将会继续原来的飞行模式。
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⑧自动开伞保护。根据实际情况,设定自动开伞高度。自动开伞保护可以在出现紧急情况时自动开伞保护飞机和设备。离地开伞高度设定在紧急情况时,自动开伞保护的距离起飞地面高度的高度值。如果需要自动开伞保护,则选择允许自动开伞保护选项。注意:开伞保护框中的两项设置是一起传输给机载飞控系统的,所以每次设置时需要注意各项设定都正确。一旦设定传输给飞控并得到确认,飞控将存储这两个设置,即使下次开机仍有效。
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自动开伞保护的执行条件是:当允许自动开伞保护后,如果飞机在UAV或者RPV飞行模式下发现飞机连续下降达到21m/s,时间超过3s,且高度低于设定离地开伞高度。
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自动开伞保护的执行动作是:一旦达到上述的开伞条件,飞控立刻停车(包括收风门和继电器停车),在停车执行3s以后自动打开降落伞。该设置与“起飞前检查”的设置相同。
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(8)照相
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UP30飞控系统具有自动控制相机航拍的功能。照相有两种模式:一是等时间间隔拍照,二是等距离间隔拍照。具体设置方法为:打开设置菜单中的“照相”设置界面(图5-20),选择拍照方式,等时或等距拍照仅需要在其前面的选项栏中选择即可。同时选择拍照使用的控制机构,若是采用电子快门,则选中“电子快门”即可。若采用舵机控制,则可选择“舵机控制快门”,注意:选择该选项后,还需在“舵机设置”中进行相应的设置。使用舵机控制快门后,任务2舵机将成为控制相机的舵机。舵机采用3档控制,具体设置参见舵机设置章节。动作过程为:预按快门1s之后,按动快门到底0.5s,然后释放快门到释放位置。当使用电子快门时,快门继电器吸合1s后释放。拍照可以使用电子快门控制(继电器控制)或者使用舵机来控制相机快门。
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图5-20 设置对话框中的“照相”设置界面
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设置完拍照方式后,需要设置拍照参数,等时间间隔可以在1~255s之间设定,等距离间隔可以在1~65535m之间设定。
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有关照相的其他操作,在以后章节中介绍。
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(9)版本
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飞控软件的版本和飞控的硬件序号在出厂前已经设定,不能随意更改。仅在维修、维护和升级时需要了解版本信息(图5-21)。
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图5-21 设置对话框中的“版本”设置界面
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由于每个飞控电压分压电阻具有细微的不一致性,在获取飞控硬件序号后,可以单击“设定电压参数”,此操作将自动选取对应的电压计算参数,确保显示的主电压和舵机电压显示正确。
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(10)自动起飞
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UP30飞控系统具有自动起飞功能。其具体设置方法为,打开设置菜单中的“自动起飞”设置界面(图5-22),将起飞所需要的参数输入对应的栏目中即可。注意:该功能应在宽阔的跑道上,反复测试其参数。
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图5-22 设置对话框中的“自动起飞”设置界面
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注意:除了特别说明,上面的设置一旦上传以后,就已经保存在飞控中,即使关闭机载飞控电源之后再开机也保持最后设置的参数。
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(11)自动降落
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使用UP30的自动降落必须先正确设定此页(图5-23)的参数。
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图5-23 设置对话框中的“自动降落”设置界面
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自动降落方式可以选择禁止自动降落、自动开伞降落或者自动滑跑降落。在此处设定了降落方式后,如果航路点某点勾选了着陆,则飞机在UAV模式下飞行到此航点时,将根据选定的降落方式着陆。如果是伞降,则进入此航点的到达半径时,将执行停车、延时3s开伞动作;如果是滑降,则飞机将自动飞向设定的降落航线进行滑跑着陆。
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(12)安装设置
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自驾仪安装后,到地面站软件中选择菜单“设置→安装设置”(图5-24),如图选择自驾仪上所示轴线与机体轴线的对应关系。3轴正确选择完成后,将出现安装代码,然后按下“设置”。必须对自驾仪重新加电才能使设置生效。
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图5-24 设置对话框中的“安装设置”设置界面
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(13)界面设定
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通过界面设定(图5-25)可设定飞控系统的主界面,当选中“组合式仪表”选项时,飞控系统的主界面为图5-25状态,当选中“传统机械式仪表”选项时,飞控系统的主界面变为传统机械式仪表方式(图5-26)。
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图5-25 设置对话框中的“界面设定”设置界面
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图5-26 传统机械式仪表方式界面
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4.下传数据
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(1)舵机数据
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当执行下传舵机数据时,系统弹出一个舵机数据对话框(图5-27),滚动条和数据框显示各舵机通道的当前数据,小框内显示此舵机通道是否已经设置反向。按下后面对应的“反向”按钮将此通道舵机反向控制。
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图5-27 下传舵机数据对话框
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(2)GPS数据
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当执行下传GPS数据时,系统弹出一个GPS数据对话框(图5-28),显示内容如图。GPS数据每秒将会下传4次,可以动态监视GPS的工作情况。
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图5-28 下传GPS数据对话框
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(3)传感器数据
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当执行下传传感器数据时,系统弹出一个传感器数据对话框(图5-29),传感器数据下传内容分为实际值(计算值)和电压值(原始值)。在起飞前可以观察实际值,确定陀螺零点正确。
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图5-29 下传传感器数据对话框
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电压值用于加速度计和陀螺的标定,一般由厂家完成标定,仅在输出的陀螺零点不正确时,保持飞机不动,按下“零点”按钮,飞控将在几秒钟之后回应“已接收”,表示完成标定,并且观察陀螺的实际值是否在零点附近。
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注意:可以获取传感器的标定参数,但是除非必需的情况下,不要设置传感器的参数。错误的参数将会导致不能正常控制飞行。
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(4)中立位置数
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当执行下传中立位置数据时,使用的对话框与下传舵机数据的对话框是同一个(图5-27)。注意:不要在输出舵机数据的情况下传输中立位置,因为中立位置仅下传3次,之后又会返回到输出原来的下传数据类型(舵机数据),由于都使用同一对话框,所以不能得到正确的中立位置值。
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5.PID调整
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点击菜单栏上的“PID调整”栏,系统会弹出一个PID调整窗口(图5-30),选择界面下方曲线框中“通道”右边的下拉框,将发送命令给机载飞控系统,下传PID数据类型。无论选择哪一个通道,都将发送下传PID数据的内容,其下传内容都是相同的数据,区别在于曲线框将以所选择通道的目标值和当前值来绘制曲线。红色曲线代表目标值,绿色曲线代表当前值。通过选择滚动与否可以控制曲线的动态显示。当滚动停止时,可以用下方的箭头控制显示的曲线段页。
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图5-30 PID调整窗口
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用鼠标左键在曲线框内按住从左上角往右下角拉动,纵坐标刻度尺将变小;按住左键从右下角往左上角拉动,纵坐标刻度尺将变大。
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UP30系统共有9个PID控制回路,其中有内环飞行控制回路和外环导航控制回路。
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空速和高度的控制模式有2种:
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模式1:(在与飞控通信正常时,先勾选空速→油门选项,再去掉勾选)
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空速→俯仰角(限定值)+转弯补偿(TP)→升降舵机;
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高度→风门舵机
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模式2:(在与飞控通信正常时,勾选空速→油门选项)
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空速+高度补偿(VP)→风门舵机;
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高度→俯仰角(限定值)+转弯补偿(TP)→升降舵机
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使用模式2能够使高度控制精确,上升下降平稳,是通常选择的控制方式。但是这种模式存在一定的问题,当发动机意外停车后,飞机掉高度后,升降舵拉杆会越来越大导致失速。使用模式1可以避免这种失速现象,但是模式1的高度精度控制能力比模式2稍差。所以UP30设计了自动切换功能,正常飞行时使用模式2控制飞行,当观察到发动机停车后就必须按操作界面上的“启动滑翔空速”按钮,飞控会立即切换到模式1,并维持设定空速,达到最小下滑角的目的。
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在作PID调整飞行时,先按模式1调节空速通道,在得到理想空速通道PID值时,按PID参数下面的“保存”按钮,以便将模式1对应的PID参数备份保存到机载飞控中,从而保证在停车切换时能够自动调回这些参数。然后再调整模式2对应的空速通道PID值。
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转弯与导航模式也有2种:
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模式1:(副翼通道除D项以外,其余填参数0)
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导航*BP%+修正→转弯速率→方向舵机
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模式2:(主要控制模式,转弯通道除D项可能用于阻尼以外,其余填0)
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导航*BP%+修正→副翼通道→副翼舵机
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每个PID回路下方都有一个使能选项,前面的方框内会以“ON”或者“OFF”标志该通道是否工作(注意:必须下传PID数据才能正确显示状态每次开机时,都会自动打开所有通道)。如果俯仰、转弯、副翼、高度通道中任意一个是OFF状态,则该通道对应的舵机在自控时输出固定的记录的中立舵位。
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点击“获取参数”将获得所有的PID参数值,点击“发送参数”将发送所有的PID参数值。如果要单独改变某个参数值,请先获取参数,再单独改变需要改变的参数,最后发送参数,否则可能导致其他参数变动。
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复制当前值按钮会将当前的飞机的状态值复制到对应的中立值框中。
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俯仰通道(内环回路,30Hz)
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俯仰通道通过升降舵来消除设定俯仰角与当前俯仰角的差值。单独调节俯仰通道时,必须关闭它的外环通道速度通道或者高度通道。还可以关闭转弯补偿,以排除因为转弯带来的影响。通过设定目标角(在目标下方的RPV值,发送),来观察设定俯仰角与当前俯仰角的曲线变化情况。从曲线变化情况来决定修改PID中的增益参数值。
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在RC遥控平飞时,观察飞机的平飞迎角(应该在几度的量级上,否则需要重新在地面标定飞控的俯仰滚转角偏置)。将飞机的平飞迎角填入迎角框中的中立值,再设定最大和最小允许的自控飞行迎角。3个值都设定之后,按发送,让飞机记住这些设置。如果飞机的状态发生很大变化时,需要重新设定。
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注意:要试验各内环通道的控制效果,可以在设定目标值并且关闭外环通道之后,从RC模式切换到RPV模式。此时各使能回路开始工作。
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除俯仰角通道的RPV值直接设定目标值以外,转弯通道、高度通道、速度通道设定的RPV值是一个基准值,目标值是由此基准值加上RPV模式时的摇杆偏离中立舵位产生的偏置值。例如:设定转弯通道中立值为5°/s,如果切入RPV模式时,1通道摇杆处于中立位置,则飞机此时的转弯目标值是5°/s;如果摇杆偏转产生-10°/s,则飞机此时的转弯目标值是-5°/s。一般在调试的时候,切入RPV模式就不再动任何摇杆。参看飞行控制模式RPV章节。
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转弯通道(内环回路,30Hz)
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转弯通道控制方向舵来达到设定的转弯速率。单独调试的时候需要关闭它的外环通道导航通道。
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如果使用了此通道进行转弯控制,则必须失效副翼通道,即副翼通道的PID参数都要设置为0。
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也可以设置PI为0,适当设置参数D将增加转弯时的滚转阻尼。
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最大值可以设定最大的转弯速率或者转弯坡度。
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副翼通道(内环回路,30Hz)
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副翼通道控制副翼来达到设定的滚转坡度,从而进行转弯的控制。单独调试的时候需要关闭它的外环通道导航通道。其目标值和RPV值直接只用转弯通道中的目标值和RPV值设定。
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如果使用了此通道进行转弯控制,则必须失效方向舵转弯通道,即转弯速率通道的PID参数都要设置为0。
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高度通道
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高度通道实现高度差的消除。
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如果使用模式1(1Hz),则高度通道直接控制风门变化,设置合适的VP项可以消除速度和高度的耦合现象。
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如果使用模式2(5Hz),则高度通道是俯仰通道的外环通道,它输出的是目标俯仰角度。
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速度通道(30Hz)
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如果使用模式1(5Hz),则空速通道是俯仰通道的外环通道,通过输出俯仰角,控制俯仰角来消除速度的误差。这里的单位都是m/s。
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如果使用模式2(5Hz),则空速通道直接控制风门舵机,来消除空速误差。
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导航通道(4Hz)
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通过GPS测算航向获得目标航向与当前航向差,输出转弯速率或者转弯坡度给内环通道,达到消除航向差的目的。设定BP数值可以设定此通道参与控制作用的百分比。
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在选择绘制导航通道曲线后,飞控将以4Hz的频率输出只与导航调整有关的飞行数据。
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修正通道(4Hz)
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如果使能了侧风修正通道并且航点也使能了沿线功能,此时侧风造成的偏离航线误差将通过此通道修正。它的角度输出是叠加到航向偏差角度上,然后经过导航PID通道输出转弯速率。所以,只有在使能了导航通道时,修正通道才有输出,如果只需要修正通道工作,而对航向通道不工作,则可以设置BP=0。
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6.捕获操作
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捕获菜单是捕获遥控器对飞控的操作值。打开遥控器,切换到遥控模式(RC)。控制油门(3通道)到需要的设定位置,按下菜单的选项,捕获设定值。设定值的确定请参看机载飞控系统“停车位置”和“风门设置”章节内容。
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中立值是飞机以巡航速度平直飞行,遥控器松杆飞行时的各舵面(CH1~CH4)控制值,机载飞控系统将此控制值记录并作为自控飞行的中立值。在初次飞行和飞机有大的变动情况下,需要重新设定中立值。具体操作为,飞机在遥控起飞后,达到一定的安全高度,调整1~4通道遥控量到期望的巡航速度,基本能够松手平直飞行(可以参照下传的飞行数据和航迹确定),此时,地面操作人员点击“捕获”菜单栏中的“中立值”(图5-31),飞控回答“已接收”即可。
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图5-31 捕获操作界面
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注意:在按下捕获菜单的时候,遥控器需要保持摇杆不动。
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7.云台控制
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云台控制主要是为机载照相机云台的控制而设计的,当进行空中航拍时,希望照相机的镜头始终垂直地面,不受飞机空中姿态的影响,所以,在飞机起飞前可进行“云台控制”的设置。具体方法为:在联机状态下,将7通道接入云台“滚转方位(控制键AD)”、8通道接入云台“俯仰(控制键WS)”。点击菜单栏上的“云台控制”菜单,系统会弹出一个窗口(图5-32)。点击“云台控制选择”栏中的“手动控制”选项,移动“手动控制”栏中“滚转”项滑块或点击滑块两端的箭头键,观察照相云台的动作情况,调整云台使其左右水平。然后用同样的方法,调整俯仰角度,使其水平,必要时,可要照相机上放置一个水平泡。照相机完全水平后,点击界面下部的“自动舵机零位”按钮。再将飞机同时滚转和俯仰10°左右,再调整滚转和俯仰,使照相机水平,然后点击界面下部的“自控舵机极限”按钮。最后,点击屏幕上方“云台控制选择”栏中的“自动控制”选项。
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图5-32 云台控制设置界面
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滚转和俯仰飞机,观察照相机云台的运动情况,照相机会始终垂直地面。注意:打开地面站飞控程序时,“云台控制选择”栏默认为“手动控制”。每次飞行前,若有云台控制,必须进行设置。
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(三)地图操作
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1.图层
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(1)地图层
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通俗讲,在UP30飞控系统中的地图层是地面站软件地图窗口中的底图层,对飞控系统没有导航功能,用于直观显示飞机所在的位置,根据地图来源的不同,又分为了扫描地图层和电子地图层,当采用mapinfo的电子地图格式(GST格式)时,可直接加载到系统中来,具体的方法是:
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①将Mapinfo的电子地图保存在计算机系统中,最好保存在系统所提供的“MAP”文件夹中。
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②单击工具栏中的图标,系统将弹出一个窗口(图5-33)。在“层图”选项栏中选择“地图层”,然后点击“电子地图”按钮,屏幕再弹出一个窗口(图5-34),选择所要加载的图层即可。
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图5-33 地图层操作界面
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图5-34 选择电子地图文件界面
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注意:该系统默认的目录是UP30安装目录中的“MAP”文件夹,如果需要加载的图层不在该文件夹中,也可以选择其他路径。
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加载完成后,在地图窗口下端的“电子地图层”选项中选中,加载的地图即可显示在地图窗口中。
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如果要加载的地图为扫描地图,即从扫描仪上扫描的地图,可通过以下步骤加载:
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①将需要使用的地图用扫描仪扫描后,存为JPEG压缩格式,注意文件名不能使用中文。
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②建立配准文件。具体的方法中:运行Windows附件中的“记事本”程序,在记事本编辑器内编辑以下格式的内容(图5-35),其含义为:
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图5-35 配准文件内容举例
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前5行为文件头,照写即可。
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第6行File后面的双引号内为扫描地图的文件名“nt.jpg”。
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从第8行开始,第一个括号内是经纬度,第二个括号内是对应的像素点位置(可以使用如Photoshop一类的软件,查看对应的像素点位置)。如果不是最后一个点,请保留最后的逗号;如果是最后一个点则必须去掉逗号(如Pt 4)。注意:一个扫描地图至少需要3个配准点。
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第12行为坐标系统,最后一行是单位。如果对地理信息系统不甚了解,请使用该例中的大地坐标系统,以经纬度表示。
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③将该文件以扫描的JPG文件为主文件名,以tab为扩展名,将文件保存在安装系统的“MAP”文件夹中。注意:必须与扫描文件同放在一个文件夹中。
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④单击工具栏中的图标,系统将弹出一个窗口(图5-30)。在“层图”选项栏中选择“地图层”,然后点击“电子地图”按钮,屏幕再弹出一个窗口(图5-31),选择加载该图层即可。如果建立的图层不在该文件夹中,也可以选择其他路径。
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加载完成后,在地图窗口下端的“电子地图层”选项中选中,加载的地图即可显示在地图窗口中。
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注意:地图层不能使用图5-33中的“新建”和“打开”按钮。
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(2)标志图层
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如果您没有任何地图,或者你需要自定义一些标志性的点、线、面,请选择图层后面的类型为标志层。然后使用打开,选择已经生成的标志层文件(任何形式的.tabMapinfo文件)。如果使用新建,请指定文件名,如果要复制现在已经在地图区域显示的标志层内容,可以在新建前勾选复制旧层内容。标志层可以将自定义的一些特殊的点、线、区域等添加到地图中,为导航和飞行任务提供参考。标志层内的任何变化会立刻存入硬盘中,不需要存盘操作。标志层的编辑主要有以下几种操作:
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①添加标志。在新建或者打开标志层之后,编辑标志层的工具才能使用。点击4种工具之一,地图的当前工具变为增加标志。在地图上需要添加标志的地方用鼠标直接操作就可以生成对应的标志对象。右键取消添加状态。
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添加折线时,从鼠标点击第一点开始,直到双击产生最后一点结束一段折线的编辑。
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②选取标志。鼠标右键选择“选择-移动”工具,再用鼠标点击标志对象,当标志对象出现小方块句柄时表示选中标志,如果按住Ctrl键,可以添加多个选取对象;如果按住Shift键,可以从选择对象中去除对象。
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使用框选工具可以将鼠标拉动产生的方框内的所有标志对象和航点同时选中,结合Ctrl可以填加选择点,结合Shift可以减选选择点。注意:只有标志层和航线编辑层内对象会被选中。
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③标注标志。单独选取已经添加的标志对象后,鼠标右键选择“标记”,此时会弹出一个对话框,要求输入标注内容。添加的标注也可以被选中并移动。
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④移动标志。在选中一个或者多个标志后,按住句柄拖动,可以将整个选择的对象移动。
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⑤删除标志。在选中一个或者多个标志后,直接按键盘的Delete键,将删除所有选中内容。
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(3)航线层
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航线层是飞机沿该线自动飞行的图层,航线层包括可编辑的航线层和下载的机载航线层。编辑航线层以红色对象表示,机载航线层以蓝色对象表示。两个层都各自对应一个航点数据列表。两层的区别是只有编辑航线层内的对象可以被选中和编辑,机载航线层仅显示下载的航线,不能被编辑,只能删除。如果要想编辑机载航线,可以先下载航线,然后用复制到编辑航线层进行编辑。
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有关其建立、编辑方法在以后介绍。
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2.地图窗口操作
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(1)地图显示操作
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地图的显示操作主要在地图窗口的下方,有一个操作工作栏(图5-36)。主要有以下几种操作:
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图5-36 地图显示操作工具栏
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①自动居中。飞机如果飞出地图显示范围,系统自动将地图中心更改为当前飞机所在位置。
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②轨迹层。控制飞行轨迹是否显示。
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③航线。航线设计层是由航点组成的,当选中航线时,会将所有航点按顺序连接形成航线。
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④标志层。控制标志层是否显示。
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⑤航线设计层。控制设计航线的层是否显示。
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⑥机载航线层。控制下载的机载航线层是否显示。
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⑦扫描地图层。控制扫描地图层是否显示。
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⑧电子地图层。控制电子地图是否显示。在电子地图比较复杂,又频繁变换地图显示大小、平移,或者设定航线时,可以关闭显示,将加快显示速度。
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(2)地图窗口右键操作
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在地图窗口上,单击鼠标右键时,屏幕上出现的下右键操作菜单(图5-37)。主要功能有:
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图5-37 右键操作菜单
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①放大。当前地图工具为放大,点击地图,将会以点击处为中心,放大地图显示。如果按住鼠标不放,拉出一个矩形框,将此矩形框内内容放大到地图显示区域。点击右键取消此状态。
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②缩小。当前地图工具为缩小,点击地图,将会以点击处为中心,缩小地图显示。如果按住鼠标不放,拉出一个矩形框,将此矩形框内内容缩小到地图显示区域。点击右键取消此状态。
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③平移。当前地图工具为平移。用手按住地图并拖动,地图显示区域平移。右键取消状态。
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④中心。当前地图工具为中心。鼠标在地图上点击处将成为地图显示的中心。右键取消状态。
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使用工具栏可以直接指定地图显示的中心、大小等。
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⑤选择-移动。在某两个航点间插入一系列的航点。
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3.航线设置
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①建立航线文件。通过新建或者打开获得一个可编辑的航线层。如果地图中已经有一个航线层,将会用新打开的航线层替代旧的航线层。可以在新建时勾选复制旧航线层内容。也可以建立一个新层,从下载航线层复制内容。
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使用可以将飞控中保存的航线内容下载到地面站软件中。在使用上传整个航线后,飞控也会在应答“已接收”的同时自动下传刚才收到的航线数据,表示航线接收正确。
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②增加航点。如果是从1点开始新生成航线,点击使地图的当前工具成为增加航点。从点下第一点开始,直到最后一点双击鼠标(中途按下Esc键将取消航点编辑),将自动按顺序生成一系列航点。新生成的航点除了经纬度各不相同,其余值与模板相同(参看编辑航点)。在产生航点的过程中,路程信息将显示当前段的路程和总路程。注意不要超过100个航点。
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再次按下鼠标将自动从已经生成的最后一点开始,连续生成增加的航点。
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③插入航点。如果要想在某两个航点间插入一系列的航点,先用“选择-移动”命令选取要插入的前一点,再单击右键,选择“插入航点”,此时地图工具变为增加航点,其操作与上面介绍一样,只不过生成的航点将插入到插入的前一点之后。
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④选取航点。选取航点的操作与选取标志的操作完全一样,请参看选取标志。提示:在单个选择航点时,受到红色航线的干扰不易选中时,请先去掉航线的显示。具体操作点击地图下方的“航线”选择框。
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⑤编辑航点。航点一旦产生,将会生成对应的航点数据表。点击将打开航点数据表(图5-38)。航点数据表中有对应航点的各项数据。可以用鼠标选择并手工输入修改航点的经纬度,高度,速度,到达半径,制式样式以及制式时间。对于输入项按回车后确认修改。对于勾选项直接修改。如果修改了航点的经纬度则地图上的航点在回车确认后立刻改变到新位置。照相和任务舵机的自动工作参看设置对话框相应内容。当斜坡功能选中时,代表该目标航点与前一航点构成斜坡飞行模式。当相机选中时,代表当到达此航点时开始连续照相。
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图5-38 编辑航点界面
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模板是用于在用鼠标增加航点时的缺省值。可以在产生航点前先修改模板,新产生的航点除了经纬度不相同,其余与模板相同。
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提示:直接双击序号框内的序号,地图的中心点立即变为该航点。这对于不知道航点的确切位置提供查找方便。
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在地图上选择需要编辑的单个航点,单击右键并选择菜单“编辑航点”也会调出航点数据表,不同的是所选择的航点位于表中第一个位置。
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对于选中的单个或者多个航点,使用右键菜单选择“选择-移动”功能,直接在地图上抓住句柄移动并在需要的位置放开鼠标,可以直观的拖动修改航点位置。
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提示:如果想手工的增加和输入一些已知经纬度航点,可以在地图上使用鼠标随意增加航点后,再使用数据表修改航点值为已知数据点。双击地图下方的飞机点经纬度,会跳出一个对话框,可以将飞机当前点的经纬度直接设置给某个已经存在的航点。
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⑥删除航点。对于选中的航点,直接按Delete键将删除选中的航点,剩下的航点将会自动重新排序,依次将剩下的大的序号向小序号靠拢。
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⑦上传航点。即使在飞行中也可以实时上传航点。有两种方式上传航点:
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一是单点上传:这种模式适合于仅仅修改了某些航点的数据,并没有删除和增加航点,航点总数不变。单选需要上传的航点,右键选择“上传航点”,软件提示:“确实要上传X点数据?”,选择确定后,该点数据将上传至飞控,飞控立即应答“已接收”,并自动下传该航点数据确认。
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二是全部上传:如果航线编辑层的航点总数与机载航线层航点总数不一致,即有增加和删除航点的操作,此时需要全部上传所有航点。在上传后,飞控应答“已接收”的时间取决于上传的航点数目。如果要上传100个航点,可能需要20s之后收到应答,并立刻自动下传所有航点数据。在此期间请不要发送任何其他的命令。
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⑧下载航点。航点数据的下载有两种情况,在上传航点、航线数据之后会自动下传;使用工具下载航点。
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当使用下载工具时会提醒是需要单点下传(输入需要下载的航点序号)或者全部下载(输入0)。
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提示:点击航线,将会在路程框中出现总的航线路程。
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4.自动航线生成
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在新建航线层后,在地图上先随意生成一个起飞航点,选中这个航点;或者打开一个已经建立的航线,选中需要插入的航点。鼠标右键选择“插入自动航线”,鼠标左键在地图上相应的位置画出第一条航线(左键点下起始点后按住并拖动鼠标到第一线段的终点),会自动跳出一个“自动航线生成器”的对话框(图5-39)。
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图5-39 “自动航线生成器”的对话框
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框中自动填入了点下的起点和终点的经纬度以及航线方向和航线的长度,可以手工修改起点端点的经纬度,然后按下“计算航线方向”自动计算出航线方向和航线长度。也可以手工修改航线方向和航线长度。然后输入需要飞行的航线间隔和航线条数。缺省第一航线后是右转90°,选中左转后,会第一航线后左转90°。
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航线参数中真正用于航线计算的是:起点经纬度、航线方向、航线长度、航线间隔和航线条数。设定完毕后按下生成航线,将会自动生成航拍航线。同一地图中可以画多块航拍航线,只需要先选择插入的航点,然后右键选择“插入自动航线”即可。所有新生成的航点其他参数都以模板的设置为准,所以必须先设置好高度、速度等信息再生成新航点。
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5.四点画航线
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在新建航线层后,在地图上先随意生成一个起飞航点,选中这个航点;或者打开一个已经建立的航线,选中需要插入的航点。点击“四点航线”,鼠标左键在地图上相应的位置按照顺时针方向或逆时针方向点4个点,会自动跳出一个“四点画航线”的对话框(图5-40)。
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图5-40 “四点画航线”的对话框
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框中自动填入了4个点的经纬度,可以手工修改经纬度。其中矩形航线生成的始终是一个规则的覆盖全部区域的矩形,范围边界为计算边上点的位置确定其最小的飞行航线范围,航线控制可以选择使用航线对准或不使用航线对准,点击确定按钮即可生成覆盖区域的航线。
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6.制式航线
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制式航线是关联在航点上附加的自定义循环飞行模式,点击弹出如图5-41所示窗口。选择“打开”将打开已经存在的编辑好的制式航线。选择“保存”将编辑的制式航线存入自定义文件中。
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图5-41 制式航线编辑界面
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点击“上传”将当前打开或者编辑的制式航线上传给飞控,点击“下载”将飞控中已经存在的制式航线下传并编辑。注意:无论是下载还是上传都同时对7种模式进行传输。
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总共有7种制式航线可以自定义,每种制式航线包括8个航点。飞机达到带有制式航线的目标点后,将沿1→8→1的序号循环飞行,飞行的时间由该点的制式时间决定。在“制式时间”栏将显示剩下的制式飞行时间。当制式时间为零时飞向下一个目标点。
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提示:可以对有制式飞行的航点设置比较大的包含1~8点的到达半径,这样飞机就可以在进入半径后直接飞向制式1点,避免必须到达制式中心点再飞向制式1点。
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注意:制式点间的飞行都具有沿线功能,且到达航点的半径都固定设置为130m,在编辑制式点时,相邻两个制式点间的距离必须大于130m。每次运行程序时,程序自动调入最后一次打开和保存制式航线操作对应的制式文件,在飞行目标点为附加有制式航线的航点时,在飞行地图上显示相应的8个制式点。如果对应的制式航线不是当前的飞行制式航线,请自行先打开或者下载对应的制式航线。如果某航点选择了某种制式航线,则这种制式航线的8个航点间相邻点间距离必须大于130m,并且上传至自驾仪,保证自驾仪中制式航线与地面站显示一致。
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制式飞行的高度和速度以环绕的制式中心点的设定值为准,当正在制式飞行中,改变该点的高度和速度,并单独上传此航点,制式飞行的高度和速度也立刻更改。比如可以环绕某点作不同高度的盘旋;如果正在制式飞行中,更改该航点的制式航线模式,或者重新上传了制式航线,则必须再次设置目标航点为当前的飞行航点,才能使更改生效。
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选择一种制式航线进行编辑。数据框中的数据都是以米为单位。可以直接在图中选择并移动某一个制式点,也可以在航点的X,Y数据框中直接修改距离制式航点的偏置值并回车确认。
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7.距离测量
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使用工具栏使当前地图工具变为测量,从点下鼠标处开始,以此计算鼠标点下的相邻点间的距离和总距离(在路程处显示),直到连续双击鼠标,结束一次的测量。
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(四)航拍操作
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1.航拍的启动与停止
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启动照相也有两种方式,一是在任务窗口中按下“开始照相”(或者按下工具栏上的开始连续照相)。飞控将按照上面的设置照相方式和间隔自动控制相机拍照。二是勾选任务航点的照相功能。一旦飞机到达目标航点,如果该航点有照相设置则会自动开始拍照。
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停止照相也有两种方式,如果当前相机正处于连续间隔照相模式,则手动按下任务窗口中的“停止照相”(或者按下工具栏上的停止连续照相),将会停止照相动作。此模式无论对于是人工启动还是航点启动的照相都有效。但是如果遇到的航点有照相功能,则会再次自动启动照相。如果到达的目标航点没有照相功能,而当前正处于照相状态,则会自动停止照相。
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如果不想使用连续间隔照相模式,可以控制任务窗口中的“照相”按钮来手动照相(或者按下工具栏上的照相按钮)。按下一次,飞控接收到命令后会自动照相一次。
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2.数量查询
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在飞行中,可以随时使用按钮查询当前照片数量,只要飞机不关机,关机之后会重新开始计数。注意:这里的照片数量指的是在飞控开机之后,由飞控控制相机所照数量,不是相机内实际的照片数量(因为在飞控控制前相机内可能已经有相片)。
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3.照片信息记录与保存
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飞控在控制照相的同时会记录拍照时飞机的经纬度和高度等信息。由于使用非易失存储,所以即使掉电后仍然保存,除非在下载前,重新开机并控制照相。
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当每次开机后,飞控控制照相的数据依照顺序从1开始覆盖以前的位置数据。在飞行中或者飞行后可以下载照片的位置数据。使用可以下载飞控中的位置数据,按下按钮将要求输入需要下载的起始照片位置(图5-42)。
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图5-42 下载照片起始位置
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该选项有两种选择:一是,输入0则自动下载从1至当前飞控照片数量的所有位置数据。这种操作必须是在飞控控制拍照后,没有关机的情况下(只有这种情况下飞控才纪录有当前照片数量);二是,输入一个大于1小于10000的数代表需要下载的照片起始位置,确定后将要求输入结束位置(图5-43)。
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图5-43 下载照片结束位置
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输入框内自动填入刚才所输入的起始位置,此时直接按回车将仅下载所指定的一张照片的位置数据。如果输入大于起始位置的数,将下载指定的照片数据。
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下载的照片数据追加保存在安装目录的“照片数据.txt”中,保存的数据格式依次为序号、时间、经度、纬度、高度。可以在每次起飞拍照前复制并清空以前的位置数据。
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(五)飞行控制
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1.常规控制
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(1)紧急开伞
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紧急开伞是在发动机工作的情况,使用“紧急开伞”命令后,机载飞控系统立刻关闭发动机,并在延时3s后自动打开降落伞。如果发动机已经停车的情况下,可以直接使用“开伞”按钮。
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注意:必须在下传“遥测数据”类型时,按钮上才能正确显示需要的操作。
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(2)停车
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“停车”按钮可以控制停车继电器动作,并将风门收到设定的停车位置以下。操作必须得到确认后才会执行,如果执行,下传的状态数据会使“停车”变为红色,按钮显示“开车”。
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(3)关接收机
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在飞机飞离起飞点,为了防止其他同频遥控器对飞控系统的干扰和操作,可以关闭接收机。在关闭接收机的同时,飞机如果处于RC状态将自动切换到UAV模式。点击关闭接收机后,“关接收机”按钮出现红色,并变为“开接收机”的按钮,此时按下将打开遥控接收机。菜单中关于接收机的操作完全一样。
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(4)目标航点
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“目标航点”后面的框内显示当前飞机的目标航点,如果要修改目标航点在后面的白色框内输入新的目标航点,然后按“发送”按钮。
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(5)启动滑翔
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“启动滑翔”左边的框中可以提前输入发动机停车后飞机以最佳滑翔比滑翔的空速。仅在发动机停车后需要滑翔时,按下“启动滑翔”,飞机才接收到此设定空速值,无论此时飞机处于UAV、CPV、RPV模式之一,都将保持设定滑翔空速飞行。
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(6)自动起飞
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当设置好自动起飞参数后,将飞机放在跑道中央,然后点击“自动起飞”按钮,飞机会按设定好的参数执行起飞。注意:目前在UP30系统中,该功能尚不能使用。
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(7)回家
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“回家”按钮。当飞机在UAV飞行模式下飞行时,无论发动机是否停车,如果需要飞机立即返回起飞点(1点),可以按下“回家“按钮。按下后会弹出一个对话框要求你确认是否启动滑翔,如果发动机已经停车请按下“确认”,否则请按下“取消”。自驾仪收到命令后,将自动修改目标航点为1点,并且自动关闭所有航点的沿线功能,直接飞往目标1点。
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2.CPV飞行控制
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CPV飞行控制模式的控制区域在屏幕的右下方(图5-45)。
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图5-45 常规飞行控制界面
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进入CPV控制模式之前,需要先设定好需要飞行的高度和速度。点击地面站上的UAV-CPV转换按钮切换到CPV模式,此时按钮应该是红色,显示CPV字样。可以手工输入需要飞行的航向,也可以在按下“CPV航向”按钮后,在地图上点击,由飞机当前点和您点击的点构成的航向就立即成为飞机的设定航向,飞机将会立刻朝这个航向飞行。
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注意:如果飞机处于CPV飞行模式,丢失通信时间超过20s,将会自动转换到UAV飞行模式。
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(六)文件操作
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1.航线文件夹
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该文件夹主要记录航线文件,当航线建立后,所建立的文件会自动保存在该文件夹中,其中所使用的文件名可以是中文,也可以是英文。当使用“打开航线”命令时,系统默认显示该文件夹中的内容供选择。
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2.标志层文件夹
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该文件夹主要存贮用户自己建立的标志层文件。标志图文件实际上是Mapinfo格式的表文件,所以,当使用已经存在的文件时,也可将文件保存在该文件夹中。当使用“打开标志层”命令时,系统默认显示该文件夹中的内容供选择。
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3.电子地图文件夹
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该文件夹主要存贮电子地图,当自己配准的电子地图要保存在该文件夹时,注意要将配准文件一同保存在该文件夹中。
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4.制式航线文件夹
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该文件夹保存用户建立的制式文件。
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5.飞行记录文件夹
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每次打开软件,当与机载飞控系统通信时,系统会在该文件夹时用日期时间为文件名,建立一个飞行记录文件,系统会自动保存在该文件夹中,该功能可有助于飞行的回放。
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同时,在安装目录的根目录中,还在几个重在文件,一是照片数据文件(照片数据.txt),有关文件的内容以前已论述,注意:该文件不同自己定义文件名,每次使用后,最好复制到另一文件夹中,以防覆盖。
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第四节 试飞与调试
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一、遥控器设置
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本飞控系统必须使用FutabaPCM1024或者JR六通道以上PCM遥控设备。
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设置步骤:
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①选用一个出厂设置的模式或者恢复到出厂设置模式,并且设定为固定翼模式。
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②取消遥控器上的所有混控交联设置,混控由飞控来设置和控制。
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③当使用Futaba遥控器时需要取消遥控器的所有舵机反向设置,当使用JR遥控器时需要将1~6通道均设置为反向模式。舵机最终反向操作由地面站设置;
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④设定第5通道开关双向行程均为100%。
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⑤将5通道开关拨动到背向操作者,设置第5通道失效保护模式值为此时的5通道舵量(失效保护显示应该是-92%左右,对应为UAV模式)。
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⑥将5通道开关背向操作者方向的行程减至30%(对应为RPV模式);5通道开关朝向操作者方向的行程为100%(对应为RC模式)。通常对于不需要RPV调试飞行模式,不需要设置30%的RPV模式(表5-6)。
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表5-6 5通道的设置表
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⑦根据实际遥控飞行的需要可以设置遥控器的1,2,3,4通道的舵机行程。安装舵机时尽量使用舵机的全行程,并且舵面中立位置尽量与舵机中立位一致。
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设置5通道的失效保护模式时,其余所有通道的失效模式都设定为保持。在设定好之后,请实际操作观察地面站上显示的控制模式。
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遥控器第6通道是多功能通道,它具体的功能由地面站设定,缺省处于控制开伞(S6)的功能。
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遥控器1通道可以选择需要控制的舵面,如果飞机有副翼和方向舵,则按照操纵者习惯选择遥控器1通道的控制副翼舵面;如果飞机只有副翼则选择1通道控制副翼;如果飞机只有方向舵则选择1通道控制方向舵。(参见地面站软件设置→舵机)
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二、机载飞控系统的检查
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(一)俯仰检查
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陀螺零点正确,俯仰角正确,两个数据都是向上为正值。UAV模式下,飞机俯仰变化时,升降舵面向相应方向偏转阻尼俯仰变化。
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(二)滚转检查
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陀螺零点正确,滚转角正确,右滚为正值。UAV模式下,绕机身轴线滚转飞机时,副翼舵面向相应方向偏转阻尼滚转变化。
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(三)偏航检查
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陀螺零点正确,右转为正值。UAV模式下,方向舵面向相应方向偏转阻尼偏航变化。
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(四)空速检查
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将空速管前用手遮挡住气流,此时空速显示值在零附近,否则请重新设置空速零位。再用手指堵住空速管稍用力压缩管内空气,空速显示值应逐渐增加或者保持,否则就有可能漏气或者堵塞。
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(五)高度计检查
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如果有条件得到当前控制盒所在高度的气压值,在地面站上设定当前气压值和当前的高度值。变化飞机的高度,高度显示值将随之变化。
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(六)转速检查
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如果飞机安装了转速传感器,用手转动发动机,观察是否地面站是否有转速显示。转速分频设置是否正确。
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(七)遥控器检查
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打开遥控器,检查RC和RPV控制模式切换正常(地面站观察)。RC模式下,所有的遥控通道控制正常,方向正确(否则从地面站调整舵机反向)。如果感觉控制量太大,可以从遥控器的ATV修改舵机的遥控行程。遥控拉距离(不拉出天线),当使有2.4G遥控器时,在受控距离检查模式下,控制距离至少20m以上。
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关闭遥控器,切换到UAV模式正常。
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(八)GPS定位检查
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从开机到GPS3D定位的时间应该在1min左右,如果超过5min还不能定位,检查GPS天线连接或者其他干扰情况。定位后卫星数量一般都在6颗以上,PDOP水平定位质量数据越小越好,一般在1~2之间。
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(九)震动测试
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发动发动机,在不同转速下观察传感器数据的跳动情况,舵面的跳动情况,特别是姿态表(地平仪)所示姿态数据。所有的跳动都必须在很小的范围内,否则改进减震措施。
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(十)电池测试
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通过放电试验确定电池的有效工作时间,确保以后的飞行都在可靠的有保证的供电时间内。地面站的报警电压设置为:主电源7V,舵机电源4.6V。
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(十一)数传发射对传感器的影响测试
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在UAV模式下,如果影响较大,舵面偏转,则发射机天线位置必须移动。其他发射机(如图像发射机)也必须这样测试。
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(十二)接插件
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所有接插件接插牢靠,特别是电源。
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(十三)风门设置检查
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发动发动机,捕获设置风门最大值,最小值(稳定工作怠速偏上)和能够收风门停车的位置。确保能够控制停车。
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(十四)动态传感器数据观察
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遥控飞行中观察所有传感器数据,特别是高度计,空速计和陀螺。
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(十五)空速计系数
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无风天气飞行中观察GPS地速与空速,修正空速计系数(参看地面站软件说明)。
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注意:安装检查非常的重要,它将决定您的首飞是否顺利,一定要逐条检查,如果有问题必须排除。
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三、试飞调试步骤
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按照下文的飞行试飞步骤,可以较快的调整UP30以稳定准确的控制您的无人机。
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①详细阅读使用说明。
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②在飞机中安装并正确设置飞控系统(详见飞控安装与设置)。
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③完成安装检查(详见机载飞控安装检查)。
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④完成飞行前测试表的各项检查(详见飞行前检查)。
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⑤选择安全净空的试飞场地。
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⑥研究飞行计划,包括紧急情况处理和试飞测试卡。
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⑦在飞行场地进行通信和GPS测试。
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⑧手动起飞,在安全高度通过微调调整飞机到巡航速度,且飞机能基本平直飞行,从地面站捕获中立值。
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⑨察看飞行状态,对空速传感器系数修正。
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⑩记录中立值后,按照PID调整飞行顺序,依次完成各项目飞行(详见试飞项目)。
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B11自控飞行——逐个检查PID通道,并测试调整(详见自控飞行PID参数调整)。
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四、试飞项目
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(一)调节转弯控制通道
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关闭除了转弯通道的其他所有通道。设定转弯速率为0,从RC切入RPV,观察飞机直飞情况,如果震荡则减小参数P、I。在飞行到快看不见的时候,遥控手切换到RC模式转弯向反方向飞行。
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分别增大转弯中立值为5,10,15,调整PID参数使当前值紧跟目标值。在10°~15°转弯飞行时,可能会掉高度,只要在安全的高度可以多观察一下飞机转弯当前值的跟随情况。如果飞机迅速掉高度,遥控手要立即切换回到RC状态,再次爬升到安全高度测试。
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正的转弯速率正常后可以试一下负的转弯速率。正常之后打开副翼通道,仅使用D项增加滚转阻尼(P和I设置为0)。
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如果转弯使用坡度控制,则先关闭其他通道,打开副翼通道,按照类似转弯速率的调整方式调整参数。
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(二)调节迎角控制通道
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先关闭转弯补偿,在使能转弯PID回路的同时打开俯仰角通道,此时一定要关闭其他通道。设定转弯通道目标值为零,保证飞机直飞的情况下来调试俯仰角控制。
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先设定目标值为平飞迎角,切入RPV观察飞机迎角曲线。然后输入正的迎角和负的迎角,观察飞机俯仰角的变化曲线,调整PID使迎角差能迅速消除。注意不要设置过大的迎角,因为此时发动机动力是设定的平飞位置,所以过大的迎角会导致动力不匹配而失速。
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增加转弯补偿通道,设定补偿值,设定飞机以15°/s或者40°坡度转弯,观察飞机高度变化,如果转弯中还掉高度,则增加补偿值;反之则减小补偿值。
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(三)调节速度控制通道
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空速系数如果没有标定,可以以无风天地速标定,参看相关章节。
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增加使能速度控制通道。此时目标迎角值将随速度通道的输出变化。
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先设定空速为平飞值,观察空速保持情况,再增加或减少几米/秒,观察飞机空速的控制情况,调整PID参数,使空速控制状况良好。
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在完成模式1俯仰角控制后,保存PID参数。
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切换到模式2,调节PID参数使风门能够控制空速变化。
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(四)增加高度速度油门控制通道
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此调整可以在导航中调节,或者设定5~10°/s的转弯盘旋过程或者切入RPV模式观察高度通道的控制情况。
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设定目标高度为当前飞行高度,观察飞机高度控制情况;然后再增加或者减小50m高度设定。
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先以模式1来调节,再按照模式2调节。
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(五)RPV模式控制体验
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在上述几个通道调整好之后,可以设定安全的飞行高度和速度,切入RPV飞行控制,体验RPV模式下的简单的指令式飞行遥控模式。
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(六)增加调节导航通道(四边航线,注意高度的保持)
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设定4边形的航线,或者设定一个绕起飞点的制式四边航线,使能导航通道。关闭遥控器进入UAV自动飞行模式。
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在90°转弯过程中观察俯仰角通道,看俯仰角随转弯变化情况确定是否转弯补偿合适。
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在90°或180°转弯中观察导航通道的输出(转弯速率),应该保证最大有15°/s。内环转弯速率控制跟随情况观察。观察飞行航迹,调整PID参数使飞机能迅速消除航向误差(注意:不是偏离航线的误差)。
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速度通道的输出(俯仰角),空速的保持情况。
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高度通道维持情况。
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(七)增加偏航修正通道
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增加使能偏航修正通道,设置BP为100,使能航线中航点的沿线功能。
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观察飞机贴近航线的控制能力,同时调整PID使偏航误差能迅速消除。
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(八)从低高度向高高度的四边航线飞行
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在飞行过程中,修改增加航点高度,上传后观察飞机的爬升情况和过冲量,可以更细的调节高度通道参数。如果由于高度突变,飞机俯仰出现震荡,请减小最大风门设置。
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(九)从高高度向低高度的四边航线飞行(主要观察下降情况和过冲情况)
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在高高度的航线飞行时,修改减小航点高度,上传后观察飞机的下降情况和过冲量,如果过冲量大,请减小I项参数。
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(十)CPV控制飞行
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在UAV飞行模式下,切换到CPV飞行模式,注意在切换前先设定目标飞行高度,速度最好保持巡航速度。
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使用CPV航向操作模式,在地图上让飞机进行指定航向的飞行,也可以进行90°或者180°调头的飞行,体验CPV指令控制的方便性。
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(十一)斜坡航线飞行
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如果有条件的话,可以试验斜坡航线飞行(需要打开航点的斜坡功能)。
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五、飞行操作
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对于已经完成PID调整的飞机可以按照下面的步骤来进行飞行操作。
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①安装连接地面站。
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②安装飞机,连接电源,连接空速管。
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③飞机飞控开机稳定工作5~10min。由于温度会对飞控产生影响,所以在从温差比较大的室内或者车内拿到车外时,先放置几分钟,以便内部温度平衡。
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④打开地面站软件,调出飞行前检查表,按照项目逐条检查。主要检查项目:
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1)陀螺零点检查
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2)空速管检查
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3)地面高度设置
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4)遥控器拉距测试
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5)航线设置正确
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6)电压和GPS定位正常
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⑤起飞后,如果没有调整并记录过中立位置,则在RC模式下利用遥控器微调进行飞行调整,调整到理想状态时,地面站捕获中立位置;如果是已经进行过飞行调整,则在爬升到安全高度后,切入RPV或者UAV或者CPV飞行。
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⑥当飞机飞出遥控器控制距离后,可以由地面站关闭接收机,防止干扰或者同频遥控器的操作。
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⑦在滑翔空速框中输入停车后的滑翔空速,以备在飞机发动机停车后能够立即按下“启动滑翔空速”。
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⑧飞行完成,飞机回到1点(起飞点)盘旋,如果高度较高,不利于观察,在地面站上减低1点高度,上传1点。飞机自动盘旋下降高度到操作手能看清飞机。
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⑨遥控滑跑降落,或者遥控到合适的位置开伞降落。
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六、紧急情况处理
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(一)发动机停车
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立即启动滑翔空速。如果此时飞机高度较高,飞行控制正常,离起飞点距离较近,有滑翔回到起飞点的可能,可以立即改变目标飞行点为1点,让飞机自动滑回起飞点,然后再遥控操作降落。如果不能滑翔回到起飞点,可以采取先改变目标飞行点为1点,尽量往回滑行,等到高度不能再低时开伞降落。
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如果没有降落伞,将飞机用CPV模式或者UAV模式向无人区引导,然后让其自然滑翔到地面迫降。
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注意:在发动机停车后,如果要滑翔,请立即将提前输入的飞机最佳滑翔空速发送给飞机,此时,无论飞机处于UAV、CPV、RPV模式,飞机都将以此空速滑行(导航正常执行),除非关闭飞控电源从新开机。参看飞行控制一节。
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(二)高度急剧下降
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高度急剧下降有可能是几种原因。一是遇到下沉气流,只要飞机还有足够的高度,可以先观察,如果感觉没有减缓趋势,立即使用紧急开伞命令。一定要保证飞机离地面还有足够的高度进行停车,延时几秒开伞。
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二是飞机机械故障,例如舵面脱落。如果发现飞机的下降速度达到30m/s以上,请立即使用紧急开伞。
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三是传感器故障,立即使用紧急开伞。
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(三)GPS丢星
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如果在地面测试GPS定位正常,则有可能在飞行区域受到干扰,如果通信距离足够,可以让飞机继续直飞一段,飞出干扰区,等定位正常后,重新设置目标点绕开干扰区域。
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如果飞机离起飞点不远,高度不高,地面操作人员有时间可以到达飞机丢星位置,可以让飞机原地盘旋,等操作手赶到之后处理。
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如果经过一段时间,飞机都还不能定位,有可能是GPS天线固定不好,滑落导致不能定位,请立即使用紧急开伞,保护设备和安全。
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(四)电压不足
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如果电池出现电压不足报警,请立刻修改目标航点为1点尽量往回飞。一般从出现电压报警到电池完全耗尽还有20~30min时间。如果不能坚持到飞回起飞点,请立即使用紧急开伞。
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(五)高空风速过大
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在地面起飞前,要保证风速不大于飞机巡航速度的一半。如果起飞后在高空风速过大,试着修改目标点的高度,让飞机在风速较低的高度层飞行。
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七、系统报警
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如果飞行中,飞机出于某些需要注意或者危险的状态,在地面站中有声光报警。
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底部状态条中的报警情况参看状态条相关说明。其中GPS定位不好时,发出特殊报警声,总电压和舵机电压异常也会发出特殊报警声。
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空速表中,如果空速过低或者过高,针柄灯变为红色报警。
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高度表中,如果气压高度低于最低设定高度,针柄灯变为红色并有报警声。
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转速表中,如果转速为零,针柄灯变为红色并有报警声。
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爬升率表中,如果爬升率过大或者俯冲速度过大,针柄灯变为红色并有报警声。
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如果出现报警的情况,可按紧急情况处理方法处理。
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第六章 飞行辅助设备
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第一节 弹射起飞设备
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一、弹射架的结构原理
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(一)滑动小车的释放机构
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当飞机安装在弹射架上以后,为了便于滑动小车的释放方便,滑动小车采用挂钩式的释放机构(图6-2),释放时打开保险栓,用力拉释放拉线即可释放飞机。
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图6-2 弹射架的滑动小车释放机构
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(二)飞机的释放机构
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飞机的释放机构在滑动小车上,由撞击杆、连接线和锁定销组成。飞机的释放与滑动小车的释放机构完全不同,滑动小车的释放是靠人手拉进行的,而飞机在高速运动情况下,在滑动小车上被释放出去,则需要一个自动的释放机构。飞机被释放的原理为:飞机两侧的锁定销与一个撞击杆通过一个拉线相连接,当小车高速运行到滑轨末端时,撞击杆撞击到发射架的横梁上,撞击杆向后位移,在金属连线的拉动下,锁定销后移,将飞机释放出去。
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(三)保险机构
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为了提高弹射架的安全性能,防止滑动小车的误释放对人体造成伤害,在滑动小车的固定方面安装了3个保险机构,一是释放拉线插销保险,即利用释放拉线的手柄将滑动小车的释放钩固定起来,该手柄不取出时,释放钩不能位移,即可锁定滑动小车;二是在滑动小车的横梁上有一个开孔,在导轨的后部有一个横梁,横梁上有两个固定销孔,通过固定销钉(保险销),将滑动小车的横梁与导轨后横梁固定,起到滑动小车的保险作用,一般情况下,利用一个固定销即可。当准备起飞时,可首先将保险销去掉,机械手手握释放拉线手柄,等待起飞命令。
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二、弹射架的安装
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弹射架在安装时,按下列步骤安装:
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①调节弹射小车滑轮,将弹射架小车装入弹射架后端部分轨道内,使小车前后轮平衡,滑动自如,小车底部与弹射架轨道上缘不大于4mm。然后锁定弹射小车。
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②将弹射架后前与前端加上中间支架固定。检查小车在接头处运动正常。
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③摆正弹射架方向,2级风以下,弹射架与风向夹角不大小15°。2~3级风,夹角不大小10°,3级风以上,夹角不大小2°。
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④调节前后支架位置,弹射架水平夹角10°±2°。调节中间支架,使弹射架平直。
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⑤用固定改锥固定6个支架在地面上。
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三、弹射架的使用及注意事项
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(一)弹射架的使用操作方法
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①将弹射架按以上方法安装后,调节发射架的水平夹角,轨道夹角不大于10°。
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②将橡筋绷紧,小车拉回到发射位置。将保险栓和锁扣,均锁好。
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③将飞机放在滑动小车上,并将两边的两个释放栓锁好。
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④启动飞机,并对飞机作起飞前的最后检查。
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⑤听到起飞命令时,打开保险栓,右手拉住释放拉线,等待操控手示意。
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⑥看到操控手示意后,用力拉释放拉线,飞机即可被弹射起飞。
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(二)注意事项
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①弹射架安装好后,暂时不要将滑动小车拉到发射位置,在飞机准备就绪后,再将滑动小车拉回弹射位置。
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②弹射架前严禁站人,操作者不得站在发射架前方进行准备操作。
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③滑动小车拉回到发射位置时,保险栓必须插上。
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④飞机在放到发射架之前必须关闭发动机,严禁飞机在发动机着车状态下放在发射架上。
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⑤飞机释放前,发射架左右30°角的角度内,30m范围内不准站人。
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第二节 启动设备
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一、加油机
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目前在使用的机油机主要来自于航空模型飞机的加油机。航空模型飞机的加油机主要有两种类型,一是手摇加油机,二是电动加油机(图6-3)
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图6-3 加油机的实物图
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无论是手动加油机还是电动加油机,都是通过一个齿轮泵进行加油的,由于齿轮泵没有极性,所以随齿轮的运转方向不同,其间油的运动方向也不同。对手摇加油机而言,转动手柄的方向不同,油的运动方向也不同;对电动加油机而言,而电源极性加反时,油会向相反方向运动。
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一般电动加油机的电源为12V,与发动机启动机相同。
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二、电动启动器
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目前在启动发动机的电动启动器多为12~24V,功率30~40W、转速为3000r/min以上的直流电动机构成,电动机输出轴端装有摩擦套筒,套筒一般为金属制成,并嵌衬有橡胶或塑料,以增大摩擦力(图6-4)。起动时,摩擦套与螺旋桨桨罩相顶住,然后接通电源,启动器带发动机转动,待听到发动机连续爆燃声后,就可将摩擦套与桨罩脱离。
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图6-4 电动启动器外观图
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三、电热塞电源
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从工作原理已经知道,起动电热式发动机,首先需给电热塞通电,使合金丝赤热。因此,使用电热式发动机的同时,应选项取适合的电热塞电源。电热塞的工作电压为1.5~2V;工作电流2~4A,因此,要求电源容量较大,同时希望体积较小,便于携带。目前电热塞的工作电压多为1.5V,常用的电源是由锂电池或镍氢、镍镉电池与通电接头组合为一体的电热塞专用电源,如图6-5所示。其电压为1.2~1.5V,电容量1.2A以上,常用的为1.5A。这类电源体积小,携带方便,无导线,安全性较好,可充电重复使用,但电压偏低,适合发动机磨合良好,起动熟练者,用于外场飞行。另一种常用的电源是电子稳压电源,如它由12V直流电源供电,输出电压1.5~1.55V,输出电流安以上;可长期稳定供电,适用范围较广。但外场飞行需12V蓄电池稍有不便,如果能与电动启动器和电动输油泵共用12V蓄电池,较为适宜。当用于台架试车、磨合等需多次重复起动场合时,可配用12V的整流稳压器供电,更为方便。
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图6-5 电热塞电源实物图
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此外,1号(R20)干电池和电压2V的蓄电池也都可以用作起动电源。特别是1号干电池,虽然容量较小,但容易买到,价格便宜,可用作临时应急电源。
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第三节 气象条件监测设备
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一、主要技术指标
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(一)风速指标
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风速测量范围:0~30m/s
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风速传感器启动风速:0.8m/s
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风速测量精度:±(0.3+0.03×V)m/s(V表示实际风速)
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可显示的风速参数:瞬时风速、平均风速、瞬时风级、平均风级、对应浪高
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显示分辨率:0.1 m/s (风速)
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1 级 (风级)
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0.1 m (浪高)
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(二)环境指标
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工作环境温度:-10~+45℃
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工作环境湿度:≤100%RH(无凝结)
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(三)供电电源
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电源电压:4.5V 5#干电池3节
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平均耗电电流:≤5mA(电源电压4.5V时)
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(四)外形尺寸和重量
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外形尺寸:400mm×100mm×100mm
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重量:0.5kg
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二、工作原理简介
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风速传感器采用的传统三杯旋转架结构,它将风速线性地变换成旋转架的转速,为了减小启动风速,采用塑制的轻质风杯,锥形轴承支撑,在旋转架的轴上固定有一个齿状的叶片,当旋转架在随风旋转时,轴带动着叶片旋转,齿状叶片在光电开关的光路中不断切割光束,从而将风速线性的变换成光电开关的输出脉冲频率。
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仪器内的单片机对风传感器的输出频率进行采样、计算,最后仪器输出瞬时风速,一分钟平均风速、瞬时风级、一分钟平均风级,平均风级对应的浪高。测得的参数在仪器的液晶显示器上用数字直接显示出来。
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为了减小仪器的功耗,仪器中的传感器和单片机都采取了降低功耗的专门措施。为了保证数据的可靠性,仪器中还带有电源电压检测电路。当电源电压底于3.3V左右时,仪器显示器显示“欠压”,提示用户电源电压太底数据已不可靠应及时更换电池。仪器内还设有电源控制电路,用电路来替代机械开关来控制仪器的投断电。
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三、使用方法
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确认仪器内已装上电池,本仪器采用的是3节5#1.5干电池,请注意不要采用可充电电池,它的输出电压只有1.2V,电压不够,打开仪器的后盖板,将3节5#干电池装入电池架内,(注意电池电极一定要正确)电池装入后,仪器可能处于投电状态,也可能处于断电状态,这是可用面板上的电源开关,来控制电源的开与关。
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请参看仪器的面板布置图,仪器投电后首先进行显示器的自检,显示器上所有可能用到的笔画都大约显示2s,然后仪器便进入测量状态。其按键功能为:
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A——瞬时风速
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B——平均风速
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C——瞬时风级
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D——平均风级
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E——对应浪
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瞬时、平均风速单位:m/s,瞬时、平均风级的单位为级,对应浪高的单位为m。
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仪器运行时,测量瞬时风速、平均风速、瞬时风级、平均风级、对应浪高这5个参数,只能显示其中的一个参数。显示参数由风速显示键和风级显示键用来切换,每按一次风速键显示参数就在瞬时风速和平均风速之间切换,每按一次风级显示键显示参数就在瞬时风级,平均风级对应浪高之间切换与此同时单位的标志记号也作相应的切换。
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每按风速键:显示时相应的位置上会出现小数点。风速、浪高参数小数点后保留一位,风级显示整数,没有小数点显示。
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平均风速、平均风级、对应浪高需要有一分钟的采样时间,所以在投电后一分钟内,或锁存折消后一分钟内,不能得到正确的平均值,一直要等到采样时间大于一分钟以后,显示器才显示有效的参数值。
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锁存显示按键可以使仪器在测量状态和锁存状态之间切换。在测量状态时按一下锁存显示键,仪器进入锁存状态,测量值锁存后,显示值被锁定。
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在锁存状态时按一下锁存键,锁存功能消失,表示仪器回到测量状态。
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由于采用的是小型干电池,所存电能有限,所以使用完毕后应及时关闭电源,取出电池以延长电池的使用寿命。
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由于仪器内有严密的机械结构,所以使用时应小心,不得摔碰。
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第四节 作业辅助设备
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一、云台的结构
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自动云台是由两个可以在两个方向上转动的方框组成(图6-7),其中将外框与固定架有一轴相连,外框可以进行水平运动,内框与外框有一轴相连,内框可以进行俯仰运动,内框上安装照相机等成像传感器。在使用时,云台固定架装在飞机飞仓内,固定架上有四个减震支垫,以减少飞机在运动时的震动。内框与外框上分别有一个伺服舵机,在飞行机进行调节。
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图6-7 自动云台实物图
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二、自动云台的工作原理
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飞机在飞行过程中,自动飞控系统通过三轴陀螺会输出3个信号,即X、Y和Z,自动云台取其中的Y和Z信号,Z信号用于调节外框的转动,Y信号用于调节内框的转动。当飞机有水平偏转时,外框向其相反的方向转动,角度与其相同。同理,当飞机有俯仰运动时,内框向其相反的方向转动,角度相同,这样使云台始终垂直向下。为了使云台垂直,在飞机起飞前可用水平仪调整至水平状态。
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三、自动云台的调整与使用
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在使用中,先将照相机固定在云台的内框上,将固定架固定在飞机机仓内,注意:最好在飞机的重心位置,如果不能安装在重心位置时,不同偏离重心太远。有关自动云台的调试已在第四章中介绍,这里不再赘述,使用时可参照第四章进行。
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第五节 检测设备
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一、转速表
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在整节发动机过程中,为了确切了解发动机的转速,通常使用非接触式光电数字显式转速表(图6-8)测量。其工作原理是,螺旋桨转动时,扫过转速表探头,周期性地阻断进入探头的光线,这样在探头上就产生了一个光电信号,然后再根据螺旋桨的叶片数,换算成转速,并以数字显示(一般是转速的10倍)。由于这种测量没有和发动机接触,因此不会影响发动机的功率,从而提高了测量的准确度。测量时,调节后桨叶数(显示在屏幕的右上角,按一次键,变化一个桨叶)后,只将探头正对准旋转的螺旋桨,便可从屏幕上读到转速。
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图6-8 转速表实物图
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二、电池容量检测器
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(一)BR-2000的特点
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稳定通用的放电系统
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一次处理4~6节镍镉电池或镍氢电池(改变电池数量:3步)
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连续可变的放电电流转换(调节范围:1~3A)
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电压显示和电压等级显示(液晶显示配有2种颜色背景灯光)
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带有降温风扇
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(二)BR-2000的规格和额定值
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对应的电池:镍镉、镍氢电池(4~6节)
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放电电流:1~3A
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放电电池系列:4/5/6节
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放电最小电压:0.9V/节
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大小:75mm×75mm×30mm(不包括突出部分)
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重量:125g
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(三)BR-2000的使用
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1.电池检验功能
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①设置BR-2000的电池电压选择开关与待检验电池电压一致。
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②将电池连接到BR-2000上。
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③按“START”一次。
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④当前电池电压数值及电压条形图将显示持续20s。
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⑤然后BR-2000将自动关闭。
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注意:检验电池电量时,用电压数值及电压条形图显示电池剩余电量;并有“CHECK”被显示;并显示有红色圆点背景灯光;放电电流是可调节的,在检验电池电量时最好将放电电流固定在1A的位置。
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2.电池放电功能
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①设置BR-2000的电池电压选择开关与待检验的电池电压一致。
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②设置放电电流按如下标准:
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当电池容量在1000mAH或更小,放电电流为1A。
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当电池容量在1001~2000mAH,放电电流为1~2A。
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当电池容量在2001mAH或更大,放电电流为1~3A。
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③将电池连接到BR-2000上。
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④将BR-2000背面的左右支架打开。
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⑤按“START”键至少3s。
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⑥放电开始。
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⑦当每节电池的电压达到0.9V时,放电自动停止。
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注意:放电时,屏幕显示“D-CHG”字样和瞬时电压值,并有蓝色背景灯光,如果按“START”键,放电将被中断;放电期间,如果感觉到电池异常的发热,请立即停止放电;放电时要在通风的环境中进行,一定要打开BR-2000背面的支架,有助于散热。
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(四)注意事项
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①禁止在易起火的地方用BR-2000。
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②除镍镉、镍氢电池外,禁止用于其他类型电池的放电。
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③禁止反接电池正负极。
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④防止BR-2000碰水。
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⑤禁止同时连接两个或更多的电池组合。
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⑥禁止在聚乙烯、塑料等易熔化和汽车座位等其他易燃的材料上使用。
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⑦禁止儿童接触。
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⑧禁止对发射机电池放电。
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⑨避免在阳光直射或密闭的环境下对电池放电。放电时环境温度应在5~40℃范围内。
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⑩不要挤压电线或小心电线短路。
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第六节 充电设备
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一、特点功能
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该产品具有交/直流输入、微型电脑芯片控制、锂电池平衡充电、先进的放电程序、多种安全保护、10组电池记忆程序、10安培大电流充电。同时可设定锂电池单节充放电截止电压、可检测电池温度等功能(图6-11)。
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图6-11 6X80C多功能充电器实物图
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二、相关参数
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参见表6-1。
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表6-1 相关参数
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三、充电器结构
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参见图6-12。
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图6-12 充电器结构
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四、充电器操作流程
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参见图6-13。
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图6-13 充电器操作流程
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五、充电器操作
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(一)电池记忆程序设定
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1.直入设定程序
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进入设定程序的方法有两种,一种是开机后默认进入电池记忆程序;第二种方法是要任何画面上,一直按“返回/停止”键,回到设置选择,选定电池记忆程序,按“确认/开始”键,进入电池记忆设置程序。
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2.设定
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(1)选择组
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进入电池记忆程序设定后时,可看到闪烁的数字,按“+/-”键,改变组别,最后按“确认/开始”确定组别,进入该组别的设定。
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(2)选择电池类型
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按“确认/开始”键即可选择电池类型,此时电池的类型开始闪烁,通过“+/-”键改变电池类型(可选择的电池灯类型有6类,即锂聚合、锂电池、锂铁、镍氢、镍镉和铅酸),再按“确认/开始”键,此时电池类型选择完成。按“+/-”键即可进入该电池充放电参数设定,本节以锂电池为例说明。
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(3)选择电池电压
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出现电池类型为锂聚合之后,按“+”键,进入选择电池节数界面,按“确认/开始”键,电池电压开始闪烁,通过“+/-”键选择正确的电池节数,按“确认/开始”键确定,锂聚合可选的电池电压是3.7V(1节)~22.2V(6节)。
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(4)设定充电电流
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通过“+/-”键,改变充电电流的大小,可选择充电电流范围为0.1~10A。
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(5)设定放电电流
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通过“+/-”键,改变放电电流的大小,可选择放电电流范围为0.1~5A。
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(6)设定放电截止电压
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通过“+/-”键,改变电压大小,可调节范围为3.0~3.3V/节。
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(7)设定单节最高电压
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通过“+/-”键,改变电压大小,可调节范围是4.18~4.25V。
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(8)存贮设置
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设定完成后,按“确认/开始”键,保存设置,保存设置后,自动返回设定好的程序组。可通过“+/-”键查看之前设置的各项参数,
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其他组的设定模式同上。
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3.调用电池记忆程序充/放电
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如果要调用设定好的程序组进行电池的充电,则在电池记忆程序中需要使用的程序组出现在界面上时,按“确认/开始”键,直到看到装入充电系数界面时,放开“确认/开始”键,随后进入充/放电模式选择界面,选择你需要的充/放电模式,长按“确认/开始”键进入充/放电。此时按“-”键,可查看之前设定的参数。
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(二)铅酸电池
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1.铅酸电池充电
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按“确认/开始”键后,电流数字(0.1)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变充电电流大小,选择完毕后,再按“确认/开始”键,此时,电池电压数字(2.0)开始闪烁。此时通过“+/-”键改变电压大小,选择完毕后,按“确认/开始”键。
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选择充电电流及电池节数后,正确接上电池,长按“确认/开始”键,看到“电池检测请等待”界面时,放开“确认/开始”键,此时界面显示电池类型及电池节数,按“确认/开始”键,电池开始充电。
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2.铅酸电池放电
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按“确认/开始”键后,电流数字(0.1)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变充电电流大小,选择完毕后,再按“确认/开始”键,此时,电池电压数字(2.0)开始闪烁。此时通过“+/-”键改变电压大小,选择完毕后,按“确认/开始”键。
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选择充电电流及电池节数后,正确接上电池,长按“确认/开始”键,看到“电池检测请等待”界面时,放开“确认/开始”键,此时界面显示电池类型及电池节数,按“确认/开始”键,电池开始放电。
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铅酸电池在充/放电过程中,可通过按钮“+”检测电池的充电状态,在任何界面上,按“-”键则返回上一界面。
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(三)镍镉电池
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1.镍镉电池充电
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进入镍镉电池充电界面后,按“确认/开始”键,充电电流数字(0.1)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变充电电流大小,选择完毕后,再按“确认/开始”键,此时,电池电压数字(2.0)开始闪烁。此时通过“+/-”键改变电压大小,选择完毕后,按“确认/开始”键。
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选择充电电流及电池节数后,正确接上电池,长按“确认/开始”键,看到“电池检测请等待”界面时,放开“确认/开始”键,此时界面显示电池类型及电池节数,按“确认/开始”键,电池开始放电。
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2.镍镉电池放电
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看到以上界面,按“确认/开始”键,充电电流数字(0.1)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变充电电流大小,选择完毕后,再按“确认/开始”键,此时,电池电压数字(2.0)开始闪烁。此时通过“+/-”键改变电压大小,选择完毕后,按“确认/开始”键。
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选择充电电流及电池节数后,正确接上电池,长按“确认/开始”键,看到“电池检测请等待”界面时,放开“确认/开始”键,此时界面显示电池类型及电池节数,按“确认/开始”键,电池开始放电。
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3.镍镉电池充放电循环
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进入镍镉电池充放电循环界面后,按“确认/开始”键,充电>放电开始闪烁,此时通过“+/-”键选择充电>放电还是放电>充电,选定完成后,按“确认/开始”键,循环次数数字开始闪烁,通过“+/-”键改变循环次数,选择完毕后,按“确认/开始”键,电池开始充放电循环。
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镍镉电池在充放电过程中,可通过按钮“+”检测电池的充放电状态,在任何界面上,按“-”键则返回上一界面。
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镍氢电池的操作过程同镍镉电池。
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(四)锂聚合电池充放电模式
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1.平衡模式(锂聚合电池平衡充电模式)
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按“确认/开始”键后,充电电流数字(2.2)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变充电电流大小,选择完毕后,再按“确认/开始”键,此时,电池电数(2)开始闪烁。此时通过“+/-”键改变电池节数,选择完毕后,按“确认/开始”键。
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选择充电电池节数后,正确接上电池,长按“确认/开始”键,看到“电池检测请等待”界面时,放开“确认/开始”键,此时界面显示电池类型及电池节数,按“确认/开始”键,电池开始充电。
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2.其他充电模式
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其他充电模式同平衡模式。
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(五)锂电池电压检测
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在设置选择中,选择锂电池电压检测,然后将被测电池连接到充电器,按“确认/开始”键即出现各节电压,此时再按“确认/开始”键,即显示总电压、最高及最低电压。
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(六)系统设置
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1.设置镍氢、镍镉电池循环停顿时间
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以上界面出现时,按“确认/开始”键,循环停顿时间值(10)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变时间值大小,选择完成后,按“确认/开始”键即完成设定。
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2.充放电保护时间
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以上界面出现时,按“确认/开始”键,“开”开始闪烁,此时通过“+/-”键选择此功能开启还是关闭,选定完成后,按“确认/开始”键,此时充放电保护时间数值(120)开始闪烁,
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3.电池容量保护
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以上界面出现时,按“确认/开始”键,“开”开始闪烁,此时通过“+/-”键选择按音键功能开启还是关闭,选定完成后,按“确认/开始”键,此时电池容量数值(5000)开始闪烁,通过“+/-”键修改数值,修改完成后,按“确认/开始”键即完成设定。
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4.铵键音及报警音
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以上界面出现时,按“确认/开始”键,按音键的“开”开始闪烁,此时通过“+/-”键选择此功能开启还是关闭,选定完成后,按“确认/开始”键,此时报警音“开”开始闪烁,此时通过“+/-”键选择此功能开启还是关闭,选定完成后,按“确认/开始”键即完成设定。
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5.最低输入直流电压
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以上界面出现时,按“确认/开始”键,电压数值(11)开始闪烁,此时通过“+/-”键改变数值大小,选定完成后,按“确认/开始”键即完成设定。
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6.查看电池探头温度及机内温度
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如要查看电池探头温度,需要在充电器温感口插入温感线测定。
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7.恢复出厂缺省设定
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以上界面出现时,长按“确认/开始”键,充电器内数据将清空,恢复出厂设定。
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六、使用注意事项
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①请确认家用电压,是否与本充电器电压规格相同后再使用。
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②请勿让小孩单独使用,以免发生危险。
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③本充电器不可对碳锌、碱性及水银等一次电池充电,以避免意外发生。
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④使用时,请于通风良好处,且勿置放于易燃物旁,以防意外。
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⑤请勿让充电器受潮湿并且避免在雨中或手湿使用,以免引发触电及意外。
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⑥本充电器内置冷却风扇,勿将硬物插入或碰触以免发生危险。
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⑦充电器与电池连接,请确认正确连接,正(红线)负(黑线)勿反接。
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⑧在开始充电前,确认电池种类、数目与充电器设定模式是否吻合,方可开始充电,以免发生危险。尤其Li-Po与Pb不能设定在Ni-Cd/Ni-MH模式,否则会引起火灾。
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⑨充电器若直接对发射机充电,其充电电流勿超过1A,以免发射机内部零件损坏。
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⑩充放电电流,以1C充放电为最佳。(例如,电池容量若为2000mAh,1C即为2000mA)
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B11镍氢和镍镉放电电压单颗不要低于0.8V,以确保电池使用寿命。(例如,一组6颗的电池组放电,截止电压不低于6×0.8=4.8V)
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B12请勿自行拆修、分解改造,若有故障请交于本公司维修。
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第七章 飞行作业操作
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第一节 飞行作业人员配备与职责
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一、人员配备
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机组人员由4人组成,其中组长1名、操控手1名、机械手1名、任务员1名。其他人员如汽车驾驶员、机械手助理等可根据需要临时调用,但临时调用人员必须遵守机组人员准则。
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二、机组人员的技术要求与职责
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(一)组长
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1.技术要求
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能全面了解低空遥感技术的内容,了解各设备的性能,熟习机械设备,有无线电、机械基础、熟习计算机操作和航模操作。具有一定的组织能力和处理突发事件的能力。爱岗敬业。
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2.任务职责
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①组织飞行任务,检查内场准备工作情况,决定是否承担飞行任务。
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②组织全组研究审查飞行方案和执行预案,批准飞行方案。
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③负责现场指挥,根据外场实际情况,发布飞行指令。
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④完成领航任务,处理各种应急情况,确认现场调整航线方案。
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⑤负责操纵地面站飞控系统,向操控手发出操控指令。
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⑥飞行结束后,做好飞行记录,总结飞行过程,对飞行中出现的问题,落实解决。
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(二)操控手
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1.技术要求
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能全部了解无人机飞行原理,熟练掌握遥控专业知识和设备,能完成机载控制设备的安装和检查,熟练掌握飞控软件和操纵技术,服从指挥。
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2.任务职责
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①安装调试机载飞控设备。确保遥控设备性能可靠、工作正常。内场准备时,重点检查各接插件的情况,飞控电池的充电情况。
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②了解飞行预案,并对现场情况的处理意见及时报告组长。
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③现场调试飞控设备,起飞前注意飞机状态,异常情况及时报告。
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④决定飞机是否起飞。
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⑤负责飞机的操纵,报告飞机运行情况。执行组长的飞控指令。在组长的指挥下,大胆灵活地实施正确果断的操纵。
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⑥在飞行过程中负责飞机飞行观察,发现飞机飞行异常或局部舵面失灵,要及时报告,并及时进行正确的操纵处理,确保飞机及地面人员安全。
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⑦撤收飞控器材、风速计等。
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(三)机械手
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1.技术要求
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能全部了解无人机飞行原理,熟练掌握无人机机体构造和组装,熟练掌握无人机发动机知识,能组装、维修无人机机体,安装和调试发动机。了解遥控专业知识和设备,服从指挥。
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2.任务职责
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①维护、检查和修理无人机机体、发动机和助飞装置,确保飞行安全。
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②负责发动机启动设备(启动机、启动电瓶、加油机、点火器)的维护。
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③负责飞行燃油准备。
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④现场组装和检查飞机,同操控手一起检查机载飞控设备。
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⑤与其他人员配合,负责弹射架的安装、启动飞机发动机。听从起飞指令,释放飞机。
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⑥飞行中,负责监听发动机声音是否正常,记录发动机总工作时间。
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⑦飞机降落后,负责拣回飞机。
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⑧撤收飞机、启动器材、现场调试工具、弹射架等。
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(四)作业员
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1.技术要求
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了解低空遥感知识、无人机飞行原理与飞行条件,掌握传感器知识;能判断飞行条件,独立调试数码相机、鉴别照片质量等。
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2.任务职责
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①根据任务情况,制订外场作业预案,规划航线、重要拍摄地物等。
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②准备照相机(包括充电、存贮卡等),确保空中照相机工作正常。
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③现场调试、安装和测试照相机。
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④飞机回收后,检查照片质量,即时报告组长,参与决定是否再飞。
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⑤撤收照相器材、协助撤收弹射架等。
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三、机组准则
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①加强思想学习,有序工作、认真配合、不怕困难,形成一个即分工又协作的有机整体。
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②认真学习低空遥感知识,提高业务水平。接到任务后,认真研究预案,做到工作万无一失。
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③定期维护、保养好飞机与各专业器材,每半个月充电一次,一个月要全面检查一次,并进行联合试车,全组必须保证始终有两架以上随时可以飞行的飞机与设备。
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④注重飞行质量、提高飞行效率。
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⑤每次在飞行前必须仔细作好每一项准备工作,越在飞行顺利的情况下,越应高度重视,确保飞行安全。
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第二节 飞行作业准备
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一、内场准备
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(一)24h准备
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1.燃油
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(1)汽油及混合油
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目前使用的汽油发动机主要是两冲程汽油机,使用的是混合燃油,其配比如下:
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磨合期用油,汽油:机油的比例为25∶1。
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作业期用油,汽油:机油的比例为30∶1。
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机油最好使用97号无铅汽油,但标号不能低于93号,机油需使用汽机油。配油时要充分混合,准备燃油的数量不能少于本次作业飞行用油的2.5倍。
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注意:汽油和混合油均不能使用塑料桶盛装。
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(2)甲醇
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对于甲醇机,可购买商品油,也可以自行配制。配制方法为:
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按甲醇:蓖麻油:硝基甲烷=80:15:5的比例配制,当使用新发动机时,可适当调高。具体配制方法与步骤是:
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①确定燃料配制总量。以1000ml为例,首先确定燃料配制总量为1000ml。
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②量取总体积80%的甲醇,盛放在一个较大的容器中。按上例为800ml。
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③再量取总体积的15%蓖麻油,放入甲醇中。用玻璃棒用力搅拌,使之混均。注意:蓖麻油粘性较大,量取可能有一些误差,该误差不影响使用,加入后,蓖麻油可能沉入下层,需用力搅拌。按上例加入的蓖麻油总量为150ml。
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④搅拌均匀后,再量取总体积5%的硝基甲烷,加入到上述溶液中,搅拌均匀。注意:加入硝基甲烷后,溶液会有发热现象,溶液颜色会变为浅棕红色,是正常现象。
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⑤如果使用的甲醇为工业甲醇,配制完成后,应过滤。
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2.机体构件
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机体构件对安全飞行影响很大,接到任务后,按以下步骤准备:
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①点检飞机器材是否齐全。
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②查看机体有无损伤。若机体有损伤,要及时修补。
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③查看舵面是否正常,仔细检查舵面的铰链是否松动。
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3.电池充电
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电池是保证飞行的安全的中枢系统。接到任务后,按以下步骤准备:
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①将所有本次飞行使用的电池进行充电,包括备用电池和起动电瓶。对于Ni-Cd电池,充电前检查电池的现有电量,当有电量时,必须对电池进行放电,电池充电必须坚持“两放三充”的原则,即充电前放掉原有电量,充电一次,然后再放掉,再充电,再放掉,再次充电后才能使用。
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②用电池测量专用工具,检查电池容量,当电池容量不足80%时,不能用于作业飞行。
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③点检备用电池,作业飞行时,必须有一套以上的备用飞控电池。
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4.发动机试车
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按到任务后,按以下步骤检查发动机并试车。
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①检查发动机各部件螺丝有无松动情况,包括发动机安装螺丝。
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②检查发动机减震橡皮是否老化。
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③清洗化油器,保证发动机工作稳定。
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④检查飞机螺旋桨的停止位置,使发动机停车后,螺旋桨处于水平位置。
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⑤检查发动机工作情况,调整发动机,使发动机工作平稳。调整风门,最高转速必须在7000r/min以上,最小位置不能灭车。
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⑥检查灭车开关的工作情况,保证正常工作。
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⑦检查供油系统,要工作40h后,必须对供油系统进行清理。
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总体原则是保证飞机在空中不能无故灭车。
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5.控制系统
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(1)遥控发射机
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①给发射机充电。
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②检查发射机设置,是否设置正确。
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(2)接收机
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①检查接收机安装情况,查看各接头是否连接完好。
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②检查接收机工作情况,给接收机接通电源,观察各舵机是否有跳舵等现象。开启发射机,观察接收机是否有干扰情况。
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③拉距检查。具体方法是不拉出发射机天线,在距离30m以上的距离间是否接收正常。
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(3)手提电脑
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①开机检查电脑,判断电脑是否运正常。
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②检查手提电脑情况,准备时需将电脑自带的电池充满。
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(4)地面站软件
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检查地面站软件的运行情况,必要时联机检查软件的运行情况,检查完成后必须正常退出程序,正常关机。
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(5)机载飞控及传输系统
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①检查各接插件的连接情况。
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②用手控比例发射机检查舵面运动情况,如有反舵,不能在发射机上调整,只能在地面飞控软件上调整。
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③联接机载—地面飞控系统,检查设置情况。
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④检查完成后,不得再改动设置。
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6.照相机准备
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①检查照相机充电情况和备用电池。
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②检查存贮卡情况,检查转接卡。
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③检查照相机功能是否正常。
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④联机检查电子快门的工作情况,自动云台的工作情况。
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7.弹射架
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①点检弹射架构件是否完整。
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②检查弹射小车滑动情况,弹射架释放机构是否工作正常。
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③检查弹力橡筋,每条橡筋上均不能有裂痕、开孔等情况。
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(二)设备封检
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1.机体箱
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主要盛装机体及不拆卸的附属设备,包括发动机、螺旋桨、照相机云台等。由机械手负责装箱封检。
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2.机翼箱
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两个相同的机翼。由机械手负责装箱封检。
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3.弹射架箱
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主要包括弹射架前端部分、弹射架后端部分、中间支架、滑行车、橡筋、固定螺丝、板手、固定改锥。由机械手负责装箱封检。
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4.控制箱
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主要包括手提电脑、电脑电源、电台、电台电源、电源逆变器、电台天线、遥控发射机和各连接线。由操控手负责装箱封检。
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5.电瓶箱
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12V电瓶、起动机、加油机。由机械手负责装箱封检。
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6.工具箱
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发动机测速表、万用表等。由机械手负责装箱封检。
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7.备件箱
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螺旋桨5条、飞控电池一块、舵机电池一块、照相机电池一块。由机械手负责装箱封检。
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8.燃油箱
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载足完成任务所需油量的2.5倍。由机械手负责装箱封检。
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9.风速仪箱
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由操控手负责装箱封检。
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设备装箱后,本着谁检查、谁负责的原则,在装箱后,贴上封条。
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(三)设备装运
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按先大件后小件、先重后轻的原则装车。
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二、外场准备
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(一)飞行条件与飞行场地
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1.飞行条件
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风速:不大于4级风。
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能见度:2000m以上。
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温度:不低于0℃。
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2.飞行场地
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场地要求:起降区域净空长不低于150m,宽不低于50m。
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空域要求:周围500m内不准有高大建筑物、居民点和高压电线等。
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(二)设备开封检查
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卸车后,按需要打开设备箱,检查内装部件,完整后,开始安装设备。
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(三)设备安装
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1.飞行器安装准备
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①安装起落滑橇。
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②安装机翼。
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③安装空速管。
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④加油。
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2.作业设备安装准备
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①将照相机设定好。
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②清空存贮卡内的所有内容。
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③将照相机的电子快门线接入飞控设备。
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④将照相机装在自动云台上。
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⑤将自动云台连同照相机装入飞机的作业舱内,连接舵机线,打开照相机电源。
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⑥将飞机放平,在照相机上放置一个水平仪,在地面站飞控软件界面上,将自动云台调至水平,并用地面站软件手动照相一张,正常后打开照相机镜头盖。
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3.弹射架安装准备
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①调节弹射小车滑轮,将弹射架小车装入弹射架后端部分轨道内,使小车前后轮平衡,滑动自如,小车底部与弹射架轨道上缘不大于4mm。然后锁定弹射小车。
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②将弹射架后端与前端加上中间支架固定。检查小车在接头处运动正常。
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③摆正弹射架方向,2级风以下,弹射架与风向夹角不大小15°。2~3级风,夹角不大小10°,3级风以上,夹角不大小2°。
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④调节前后支架位置,弹射架水平夹角10°±2°。调节中间支架,使弹射架平直。
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⑤用固定改锥固定6个支架在地面上。
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4.发射机拉距
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将飞机机载飞控电源和舵机电源打开,不拉出发射机天线情况下,在距离30m以上的距离间接收正常。
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5.地面站系统安装
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①将车载电源接入点烟器上,打开开关。
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②将数传电台电源插入车载电源输出口上,并将数据线连接到计算机上。
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③打开计算机电源,启动地面站软件,联接机载飞控系统。
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④设定航线,上传至机载飞控系统。
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(四)起飞前准备
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1.起飞前联合试车检查
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各项准备完毕后,检查以下项目:
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·检查传感器数据以及其零位和需要清零的传感器(空速、俯仰滚转偏置,陀螺零位)。
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·转动飞机,检查陀螺和加速度计工作方向和数据是否正确。
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·挡住空速管,空速是否为零,手指按住空速管加压,检查空速变化。
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·设置当前地面高度,安全开伞高度,是否使能自动应急开伞。
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·检查GPS,卫星数量和PDOP。
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·检查并记录初始电池电压和舵机电压(7.8V,5V)。
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·根据任务需要选择合适的地图或者自定义标志层。
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·根据任务需要选择或者编辑飞行路线(第一点设置正确),并上传下载验证。
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·根据任务需要选择或者编辑制式航线正确。
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·目标航点正确。
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·丢星保护设置正确。
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·PID增益参数、迎角限制、自控中立位置是否正确(如果已知)。
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·检查是否所有PID通道均打开。
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·通信失败航点(X)。
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·遥控器切换到RC模式,地面站显示正确,遥控器控制舵面正常(方向和量)。
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·6通道控制选择正确(开伞)。
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·检查遥控器的控制距离(不拉天线)。
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·起飞前各舵面中立位置是否正确,否则用遥控器调整。
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·开伞位置与任务舵机设置正确。
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·任务IO口设置正确。
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·检查数据通信是否正常,机载天线是否安装,地面天线。
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·发动机风门最大最小值、停车位置设置正确。
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·遥控器置RC模式,启动发动机,转速显示正常。
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·在整个转速范围内检查传感器数据的跳动在可接受的范围内。
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·检查遥控器的风门控制(甲醇机)是否能停车,停车控制(汽油机)工作正常。
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·最后检查:电池电压,GPS状况,RSSI。
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·根据风向决定起飞方向。
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2.起动飞机发动机
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检查完毕后,将飞机放在弹射架上,锁定弹射小车(双锁定),销紧飞机,启动飞机发动机。检查转速,大小风门情况。等待起飞指令。
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第三节 飞行与控制
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一、起飞命令及执行
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(一)机械手报告发动机工作情况
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组长指令:发动机? 机械手报告:工作正常,可以起飞。
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(二)操控手报告飞控系统工作情况
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组长指令:飞控? 操控手报告:飞控系统正常,可以起飞。
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(三)作业员报告气象指标。
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组长指令:气象条件? 作业员报告:风力X级,风向与弹架一致,可以起飞。
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(四)组长下达起飞指令
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组长指令:起飞。此时,机械手放开保险机构,目视操控手,操控手点头示意后,机械手释放飞机,操控手正确遥控飞机起飞,飞机高度100m以上,起飞过程完成。
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二、飞行参数调整
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为了能使飞机在空中保持良好的姿态,飞机起飞后,对飞机进行数据捕获,具体方法是:操控手控制飞机在150m左右高度飞行,调整发射机微调,使飞机在基本上放开操纵杆的情况下,飞机能平直飞行。若观察不准时,通过地面站飞控系统仪表指示观察飞行数据。平直飞行后,在地面站软件菜单上,点击“捕获”菜单栏中的“中立值”,飞控回答“已接收”即可。
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三、手控与自控切换
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当飞行参数调整后,操控手需将飞机控制在航线高度左右(±100m),方向基本对准航点2方向,关闭发射机,飞机进行自控飞行,同时操控员要观察飞机是否进入航线,此时可要求组长通过地面站软件报飞行数据,进入航线后,在软件上关闭遥控器,飞机作业开始。
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四、安全降落
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作业任务完成后,由组长发出降落指令并打开地面站软件上的“打开遥控器”功能,操控手打开遥控发射机,飞机进入手动遥控飞行,操控手精心控制飞机,安全降落。
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第四节 撤收
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一、现场撤收
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(一)撤收准备阶段
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从飞机降落到决定是否再起飞为撤收准备阶段。该阶段的主要工作内容为:
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①组长下载照相机数据,关闭地面站软件。
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②由机械手拣回飞机,取出照相机。
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③作业员将存贮卡中的照片内容拷贝到计算机中,检查照片质量。
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④研究决定是否再起飞作业。
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如果决定再起飞作业,从“作业设备安装”开始的程序,执行再次飞行任务,如果决定不再起飞,执行下阶段工作程序。
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在该阶段,机械手检查飞机,参与决定是否进行再次飞行,操控手清点飞控器材。准备再飞或撤离。由组长下达再飞或撤离指令。
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(二)撤收执行阶段
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从决定撤离开始到设备装车为第二阶段,第二阶段的工作程序为:
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①机械手简单清洁飞机,拆下飞机机翼和起落滑橇,分别装入机体箱和机翼箱中,注意自动云台装在飞机上。
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②操控手将所有飞控器材和起动辅助设备及工具装箱。
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③作业员将风速仪装箱。
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④机械手与作业员一起,将弹射架拆解装箱。
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⑤所有设备装箱完成后,按先重后轻、先大后小的原则装车。
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⑥列队,组长下达撤离指令。
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二、器材保管
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器材回收后,本着谁准备谁保管的原则,做好以下工作。
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①回收后所有Ni-Cd电池全部放电保存。
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②清理发动机,必须时,用黄油将机体保护起来。
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③飞控盒与机体分离保存,由操控手拆下飞控盒,交组长上交保存。
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④清点所有设备,包括附件,损坏的,要造册补充。
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第五节 安全飞行注意事项
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一、电池
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电池是飞控系统最关键的部件之一,当电池没电时,任何控制部件都不能进行工作,所以,电池是飞控系统的中枢。在整个飞控系统中,需要的电池数量很多,但涉及飞行安全的电池为:一是机载飞控系统的系统供电电池,二是机载飞控系统的舵机供电电池,三是遥控发射机电池,四是计算机电池。其重要性在于,当机载飞控系统供电电池没电后,机载飞控系统会全部失灵,这时即使舵机电池有电,也没有控制能力。当舵机供电电池没电后,即使用飞控系统的指令,舵机也没有办法执行指令,会使飞机失控。在手控状态下,如果遥控发射机电池不足,则不能发出指令,飞机同时会失控。所以电池是关系飞行安全的重要部件之一。同时,电池的性能具有不可视性,有时检查时很正常,但在飞行中电量会很快耗尽,导制飞机失控,在维护和检查时要十分仔细。对电池充电时,要严格接照“两放三充”原则。
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对于Ni-Cd电池,注意:每一次飞行前都必须对电池进行充电,充电不足将会使电池很快耗尽而使飞机失控。在电池使用过程中,还要注意电池的放电曲线和电压显示情况,当电池电压降低时,要立即停止飞行。
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在电池充电过程中,最好不要使用一些不正规的充电器,也不要使用快速充电器,因为快速充电会使电池过热而过早损坏。
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二、飞行空域
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为了保证飞行和设备安全,在外场工作时,必须选好适当的起飞降落场地。一般情况下,起降区域净空长不低于150m,宽不低于50m。周围500m范围内不得有高大建筑物、居民点和高压电线等。操作场地应选择在场地的边缘位置,设备布置如图7-2所示。飞机距场地边缘不小于30m,以保证飞机爬升。
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图7-2 起降空域示意图
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三、使用频率
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由于在飞机的起飞过程中需要使用比例遥控设备,注意:在起飞前必须注意遥控设备所使用的频率,不能有两套相同频率设备在同一区域使用,当周围不能确认是否有相同频率的设备工作时,并确认在4km的范围内没有航模飞行场地,为了不受相同频率的干扰,在飞机进入预定航线时,关闭地面站软件上的“关闭遥控器”功能。
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四、雨天飞行
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由于飞机控制系统均采用电路控制,水分或湿气会从天线或操纵杆的缝隙中进入遥控器内部,导致遥控失灵,同时,飞机上的机载飞控系统也会受水分的影响,而影响控制效果,同时,由于照片感光度等问题,也会影响低空遥感的效果。所以,以阴雨天一般不要飞行。
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第六节 飞行程序与管理规则
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一、外场作业程序
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①选择合适作业地点,空域要求:起降区域净空长不低于150m,宽不低于50m。
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②检测飞行气象条件。在飞行条件基本允许的情况下,列队,组长布置任务。
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③卸设备,检查。
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④安装弹射架。
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⑤安装飞机、作业设备,检查、加油。
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⑥飞机安装在弹射架上。
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⑦进行起飞准备,起飞前工作结束后,列队,组长讲解注意事项。
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⑧起飞。
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⑨进行程序飞行,跟踪瞭望。
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⑩完成飞行作业任务,降落。
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B11器材撤收,装车,撤收完成后,列队,组长布置收队。
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B12收队,撤离现场。
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二、外场飞行与操作安全规则
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为了保证顺利完成飞行任务,所有机组人员必须按操作要领与规程进行正确操作,不能粗心大意,各行其是,严禁损伤器材、工具、伤人等责任事故发生。具体规则如下:
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①机组人员必须听从指挥,提高安全意识,搬运、架设器材、装车、卸车动作要轻,相互配合,防止碰坏舵面。
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②弹射架前严禁站人,弹射橡筋绷紧后,必须插上保险栓。
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③发动机启动后,螺旋桨前不要站人,机械手应着紧身紧袖工作服,细心操作,防止打伤,其他人严禁用手指发动机。
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④遥控、遥测器材架设要牢靠,飞行中,无关人员严禁在操纵区走动。
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⑤飞机起飞前,固定销、保险栓、释放机构必须处于锁闭状态。
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三、自动飞控器管理规则
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①非作业期间,飞行器与自动飞控器分离保管。
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②专人保管自动飞控器。
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③执行任务前24h,由执行飞行组长填写任务单,经课题负责人签字后,凭任务单领取自动飞控器。
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④完成任务后12h内,交保管员保管。
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